KR20030021167A - Diagnostic methods for pompe disease and other glycogen storage diseases - Google Patents

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KR20030021167A
KR20030021167A KR1020027016474A KR20027016474A KR20030021167A KR 20030021167 A KR20030021167 A KR 20030021167A KR 1020027016474 A KR1020027016474 A KR 1020027016474A KR 20027016474 A KR20027016474 A KR 20027016474A KR 20030021167 A KR20030021167 A KR 20030021167A
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첸유안쫑
스티븐즈로버트디.
영사라피.
반호베조안엘.케이.
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Abstract

본 발명은 테트라당을 생마커로 사용하여 피험체로부터 리소솜 축적병들, 바람직하게는, 당원축적병들을 스크리닝하는 방법들을 제공한다. 더욱 바람직한 구현예에서, 피험체들은 폼페병 (즉, 당원축적병 Ⅱ형)에 대하여 스크린된다. 또한, 본 발명은 신생아 스크리닝 분석법들을 제공한다. 더 나아가, 본 발명은 질병을 앓고 있는 피험체들에서 임상적 조건 및 치료적 처리의 효율성을 모니터링하는 방법들을 제공한다. 또한, 본 발명은, 바람직하게는 폼페병에 대한 신생아 스크리닝 분석법의 일부로서, 탠덤 질량 스펙트로메트리에 의하여 테트라당 생마커를 측정하는 방법들을 제공한다.The present invention provides methods for screening lysosomal accumulators, preferably glycogen accumulators, from a subject using tetrasaccharide as a biomarker. In a more preferred embodiment, the subjects are screened for Pompe disease (ie, glycoaccumulative disease type II). The present invention also provides neonatal screening assays. Furthermore, the present invention provides methods for monitoring clinical conditions and the effectiveness of therapeutic treatment in subjects with disease. The present invention also provides methods for measuring tetrasaccharide biomarkers by tandem mass spectrometry, preferably as part of a neonatal screening assay for Pompe disease.

Description

폼페병 및 다른 당원축적병들에 대한 진단 방법 {Diagnostic methods for pompe disease and other glycogen storage diseases}Diagnostic methods for pompe disease and other glycogen storage diseases

관련 출원 정보Related Application Information

본 출원은 2000년 6월 7일에 출원된 미국 가출원 번호 60/209,920호에 대하여 우선권을 주장하며, 상기 가출원은 그 전체로서 인용되어 여기에 통합되어 있다.This application claims priority to US Provisional Application No. 60 / 209,920, filed June 7, 2000, which is incorporated herein by reference in its entirety.

당원축적병 Ⅱ형 (Glycogen Storage Disease type Ⅱ, GSD-Ⅱ) 또는 산 말타아제 결핍증으로도 알려진 폼페병은, 글리코겐 분해 효소인, 리소솜 산 α-글루코시다아제 (GAA)의 활성 결함으로부터 야기되는, 글리코겐 대사의 유전적 질병이다 (Hirschorn, R. (1995) in The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, 7th Edition, Volume 2 (Scriver, C.R., Beaudet, A.L., Sly, W.S., andValle, D. Eds), pp. 2443-2464, McGraw-Hill, New York). 가장 심각한 형태에서, 본 질병은 초기 영아기에 심비대 (massive cardiomegaly), 대설증 (macroglossia), 진행성 근육 약화증 (progressive muscle weakness) 및 현저한 저혈압증 (hypotonia)을 특징으로 한다. 대부분의 영아 환자들은 생후 3 내지 6 개월 사이에 진단되며, 1살 이전에 사망한다.Pompe disease, also known as glycogen storage disease type II (GSD-II) or acid maltase deficiency, results from an active deficiency of the lysosomal acid α-glucosidase (GAA), a glycogen degrading enzyme It is a genetic disease of glycogen metabolism (Hirschorn, R. (1995) in The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, 7th Edition, Volume 2 (Scriver, CR, Beaudet, AL, Sly, WS, and Vale, D. Eds), pp. 2443-2464, McGraw-Hill, New York). In the most severe form, the disease is characterized by early cardiac hypertrophy, massive cardiomegaly, macroglossia, progressive muscle weakness, and marked hypotension. Most infant patients are diagnosed between three and six months of age and die before one year of age.

최근에, 중국 햄스터 난소 (Chinese hamster ovary, CHO) 세포주 (Van Hove JLK, 등. (1996)Proc. Natl. Acad. Sci.,USA.93:65-70), 및 형질전환 생쥐 및 토끼 젖 (Bijvoet AGA, 등. (1998)Hum Mol Genet. 7:1815-24; Bijvoet AGA,등.(1999)Hum Mol Genet. 8:2145-53)으로부터 재조합 인간 전구체인 rhGAA가 제조되었다. rhGAA는 동물 모델 및 환자 세포들에서 결함을 시정하는 것으로 나타났고 (Kikuchi T, 등. (1998) J Clin Invest 101, 827-833; Bijvoet AGA,등.(1999)Hum Mol Genet. 8:2145-53), 유전자 치료 벡터는 생쥐 모델에서 결함을 가진 모든 근육들을 바로 잡는 데에 적용되었다 (Amalfitano, A.등.(1999)Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96,8861-8866). 인간 폼페병 환자들에 대한 예비적 연구는 rhGAA가 이러한 환자들에서 심장 및 골격 근육 기능을 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다 (Amalfitano, A.등.(2001)Genet. Med. 3:132). 이러한 유망한 새로운 치료법은 초기 진단 및 치료 모니터링 모두에 대해 적절한, 생마커 어세이에 대한 필요성을 야기시키게 되었다.Recently, Chinese hamster ovary (CHO) cell lines (Van Hove JLK, et al. (1996) Proc. Natl. Acad. Sci., USA. 93 : 65-70), and transgenic mice and rabbit milk ( Bijvoet AGA, et al. (1998) Hum Mol Genet. 7 : 1815-24; Bijvoet AGA, et al. (1999) Hum Mol Genet. 8 : 2145-53), a recombinant human precursor rhGAA was prepared. rhGAA has been shown to correct defects in animal models and patient cells (Kikuchi T, et al. (1998) J Clin Invest 101, 827-833; Bijvoet AGA, et al. (1999) Hum Mol Genet. 8 : 2145- 53), gene therapy vectors have been applied to correct all defective muscles in mouse models (Amalfitano, A. et al. (1999) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96, 8861-8866). Preliminary studies of human Pompe disease patients have shown that rhGAA can improve cardiac and skeletal muscle function in these patients (Amalfitano, A. et al. (2001) Genet. Med. 3: 132). These promising new therapies have led to the need for biomarker assays that are appropriate for both early diagnosis and therapeutic monitoring.

현재, 폼페병의 진단에 사용될 수 있는 것으로서, 용이하게 이용 될 수 있는 (그리고, 비-침습성인 (non-invasive)) 생마커는 알려진 바가 없다. 폼페병에 대한스크리닝 분석의 개발은, 특히 영아의 질병 형태에서 도움이 된다. 폼페병을 앓고 있는 신생아들 또는 영아들의 조기 진단 및 치료는 이러한 환자들의 예후 (prognosis)를 향상시킬 수 있다. 더욱이, 모니터링 요법은 폼페병 환자들에 대한 치료 및 예후의 효율성을 향상시킬 수 있다.At present, there are no known biomarkers that can be easily used (and non-invasive) as a diagnosis of Pompe disease. The development of screening assays for Pompe disease is particularly helpful in infant disease forms. Early diagnosis and treatment of newborns or infants suffering from Pompe disease can improve the prognosis of these patients. Moreover, monitoring therapies can improve the efficiency of treatment and prognosis for Pompe disease patients.

크로마토그래피 방법들을 사용하여, Hallgren 등 ((1974)Eur. J. Clin. Invest. 4,429-433)은 폼페병을 앓고 있는 10세 환자의 뇨에서 농도가 상승된, Glcα1-6Glcα1-4Glcα1-4Glc(Glc4)로 추정되는 구조를 갖는 글루코오즈 테트라머를 확인하고 특성화하였다.Using chromatographic methods, Hallgren et al. ((1974) Eur. J. Clin. Invest. 4, 429-433) reported that Glcα1-6Glcα1-4Glcα1-elevated concentrations in the urine of 10 year old patients with Pompe disease. Glucose tetramers with structures estimated to be 4Glc (Glc 4 ) were identified and characterized.

또한, 뇨당인 (Glc)4는, 당원축적병 Ⅲ형 및 Ⅵ형 (Lennarston, G., 등. (1976)Biomed. Mass Spectrum. 3,51-54; Oberholzer, K. 및 Sewell, A. C. (1990)Clin. Chem. 36,1381), 뒤시엔느 근육 이영양증 (Duchenne muscular dystrophy) (Lennarston, G.,등.(1976)Biomed. Mass Spectrum. 3, 51-54; Kikuchi T,등.(1998)J Clin Invest 101,827-833), 급성 췌장염 (Kumlien 등., (1988)Clin. Chim. Acta 176:39; Kumlien 등., (1989)Int. J. Pancreatol. 4:139; Wang, W.T.,등.(1989)Anal. Biochem. 182,48-53), 특정 악성 종양에서 (Kumlien 등., (1988)Clin. Chim. Acta 176:39), 및 임신 중에 (Zopf, D.A.,등.(1982)J. Immunol. Methods 48,109-119; Hallgren, P.,등.(1977) J.Biol. Chem. 252,1034-1040) 상승하는 것으로 나타났다.In addition, the urine glycoside (Glc) 4 is a type of glycogen accumulation disease type III and VI (Lennarston, G., et al. (1976) Biomed. Mass Spectrum. 3, 51-54; Oberholzer, K. and Sewell, AC (1990) ( Clin. Chem. 36, 1381), Duchenne muscular dystrophy (Lennarston, G., et al. (1976) Biomed. Mass Spectrum. 3 , 51-54; Kikuchi T, et al. (1998) J Clin Invest 101, 827-833), acute pancreatitis (Kumlien et al., (1988) Clin. Chim. Acta 176 : 39; Kumlien et al., (1989) Int. J. Pancreatol. 4 : 139; Wang, WT, etc. (1989) Anal Biochem 182, 48-53 ), in particular malignant tumors (Kumlien, etc., (1988.) Clin Chim Acta 176:..... 39), and during pregnancy (Zopf, DA, et al. (1982 ) J. Immunol.Methods 48, 109-119; Hallgren, P., et al. (1977) J. Biol. Chem. 252, 1034-1040).

Lennarston 등은 (1978)Eur. J. Biochem. 83:325에서, GSD Ⅱ형 또는 Ⅲ형을 앓고 있는 두 명의 어린이에게서 분비되는 뇨 올리고당들을 기체 크로마토그래피 (GC)/질량 스펙트로스코피 (MS)에 의하여 특성화하였다. 이러한 두가지 조건 하에 분비되는 주된 올리고당은 (Glc)4이었다. 더 큰 올리고당들도 또한 존재하였다. 유사하게, Chester 등은 (1983)Lancet 1:994에서, GSD Ⅱ형 및 Ⅲ형을 앓고 있는 환자들에서 뇨 (Glc)4분비가 4 내지 60배 상승함을 보고하였다. 상기 연구자들은 또한, 임상적으로 정상인 이형접합체들 (heterozygotes)에서는 뇨 (Glc)4가 완만하게 상승하였음을 보고하였다. 올리고당의 확인 및 정량은 방사면역분석법 (radioimmunoassay) 및 기체 크로마토그래피/질량 스펙트로메트리에 의하여 수행되었다. 이는 또한, Peelen 등, (1994)Clin. Chem. 40:914, 및 Klein 등, (1998)Clin Chemistry 44:2422를 참조할 수 있다.Lennarston et al . (1978) Eur. J. Biochem. At 83 : 325, urine oligosaccharides secreted from two children suffering from GSD type II or type III were characterized by gas chromatography (GC) / mass spectroscopy (MS). The major oligosaccharide secreted under these two conditions was (Glc) 4 . Larger oligosaccharides were also present. Similarly, Chester et al (1983) reported a 4 to 60-fold increase in urine (Glc) 4 secretion in patients suffering from GSD type II and III ( Lancet 1 : 994). The researchers also reported a modest increase in urine (Glc) 4 in clinically normal heterozygotes. Identification and quantification of oligosaccharides was performed by radioimmunoassay and gas chromatography / mass spectrometry. It is also described in Peelen et al. , (1994) Clin. Chem. 40 : 914, and Klein et al ., (1998) Clin Chemistry 44 : 2422.

Oberholzer 등은 (1990)Clin. Chem. 36:1381에서, 고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC)를 사용하여 GSD를 앓고 있는 환자들에서의 뇨 (Glc)4분비를 분석하였다. 이 연구에 의해, 뇨 내의 (Glc)4분비가, GSD를 앓고 있는 환자들에서 단순히 근육 증상들에만 관련되는 것이 아니라, 간 증상들에도 관련되는 것이 발견되었다.Oberholzer et al. (1990) Clin. Chem. At 36 : 1381, urine (Glc) 4 secretion was analyzed in patients suffering from GSD using high performance liquid chromatography (HPLC). This study found that (Glc) 4 secretion in urine is not only related to muscle symptoms but also liver symptoms in patients with GSD.

상기 서술한 어떠한 연구에서도 GSD 환자들에서 (Glc)4의 혈장 농도를 평가하지 못하였다. 더욱이, 이러한 연구들은 (Glc)4의 농도가 건강한 피험체와 비교할 때, 신생아 시기 동안에 상승하는 것인지에 대해 설명하지 않고 있다. 더 나아가, 상기 참조 문헌들은 (Glc)4가 폼페병을 진단하거나, 질병의 심각성을 평가하거나,또는 폼페병의 임상적 상태를 모니터링 하는 데에, 예를 들어 치료적 요법의 효율성을 분석하는 데에 이용될 수 있다는 점을 제안하지 않고 있다.None of the studies described above evaluated the plasma concentration of (Glc) 4 in GSD patients. Moreover, these studies do not explain whether the concentration of (Glc) 4 rises during neonatal period when compared to healthy subjects. Furthermore, the references refer to (Glc) 4 for diagnosing Pompe disease, evaluating the severity of the disease, or monitoring the clinical status of Pompe disease, for example in analyzing the effectiveness of therapeutic therapies. It does not suggest that it can be used for.

(Glc)4를 분석하기 위하여 다양한 방법들이 개발되었으며, 이는 분별화된 뇨 올리고당들의 과메틸화 (permethylation)에 이은 기체-질량 스펙트로메트리 분석 (Lennartson, G.,등.(1976)Biomed. Mass Spectrom. 3, 51-54.), 방사면역분석법 (Zopf, D.A.,등.(1982)J. Immunol. Methods 48,109-119), 효소-연결 면역흡착 분석법 (enzyme-linked immunosorbent assay) (Kumlien, J.등.(1986)Glycoconjugate J. 3,85-94), (Glc)4에 대한 단일 클론 항체를 이용한 HPLC (Wang, W.T.,등.(1989)Anal. Biochem. 182,48-53) 및 과벤조일화 올리고당들의 분석을 포함하는 HPLC 방법들 (Oberholzer, K. 및 Sewell, A.C. (1990)Clin. Chem. 36,1381), 또는 펄스화된 전류측정 검출 (pulsed amperometric detection) 또는 포스트 컬럼 유도체화 (post column derivatization)에 의한 음이온-교환법을 이용하는 것 (Peelen, G.O.H.,등.(1994)Clin. Chem. 40,914-921)을 포함한다. 본 발명의 발명자들이 인식하는 한, 탠덤 질량 스펙트로메트리를 사용한 (Glc)4의 검출과 정량은 이전에 보고된 바가 없다. 더욱이, 폼페병 환자들에서의 (Glc)4의 혈장 농도는 이전에 보고된 바가 없다. 더 나아가, 신생아 시기 동안 폼페병에 대한 생마커로서 (Glc)4를 사용한 프로토콜은 이전에 제안된 바가 없다.Various methods have been developed to analyze (Glc) 4 , which is followed by permethylation of fractionated urine oligosaccharides followed by gas-mass spectrometry analysis (Lennartson, G., et al. (1976) Biomed. Mass Spectrom ... 3, 51-54), radioimmunoassay method (. Zopf, DA, etc. (1982) J. Immunol methods 48, 109-119), enzyme-connection immunosorbent assay (enzyme-linked immunosorbent assay) (Kumlien, J. et al. (1986) Glycoconjugate J. 3, 85-94 ), HPLC using monoclonal antibodies against (Glc) 4 (Wang, WT, et al. (1989) Anal. Biochem. 182, 48-53) and HPLC methods including analysis of perbenzoylated oligosaccharides (Oberholzer, K. and Sewell, AC (1990) Clin. Chem. 36, 1381), or pulsed amperometric detection or post column derivatization (anion-exchange method by post column derivatization) (Peelen, GOH, et al. (1994) Clin. Chem. 40, 914-921). As far as the inventors of the present invention recognize, detection and quantification of (Glc) 4 using tandem mass spectrometry has not been reported previously. Moreover, plasma concentrations of (Glc) 4 in Pompe disease patients have not been previously reported. Furthermore, protocols using (Glc) 4 as a biomarker for Pompe disease during neonatal period have not been previously proposed.

Meikle 등은 (1997)Clin. Chem. 43:1325 및 WO 97/44668에서, 리소조말 막 단백질인 LAMP-1을 리소솜 축적병들에 대한 일반적 진단 마커로서 이용하는 것을서술하고 있다. LAMP-1 농도들은 혈장 시료들 내에서 시간-분해 형광 면역분석법 (time-resolved fluorescence immunoassay)을 사용하여, 25 가지 리소솜 축적병들 중의 하나를 앓고 있는 피험체들뿐만 아니라 건강한 피험체들에서 측정되었다. LAMP-1은 평가된 25 가지 질병들 중 17 가지를 앓고 있는 피험체들의 혈장 시료들에서 상승하였다. 그러나, 폼페병을 앓고 있는 스크린된 4 명의 피험체들에서 4 명의 피험체 모두가 심각한 임상 증후군들을 보였음에도 불구하고, 이들 중 오직 한 명만이 혈장 LAMP-1 농도의 상승을 보여 주었다. LAMP-1 및 리소솜 효소 활성들은 폼페병을 앓고 있는 환자로부터 확립된 섬유아세포 (fibroblast) 세포주에서 또한 특성이 분석되었다.Meikle et al. (1997) Clin. Chem. 43 : 1325 and WO 97/44668 describe the use of the lysosomal membrane protein LAMP-1 as a general diagnostic marker for lysosomal accumulators. LAMP-1 concentrations were measured in healthy subjects as well as subjects suffering from one of 25 lysosomal accumulators using time-resolved fluorescence immunoassay in plasma samples. It became. LAMP-1 was elevated in plasma samples of subjects suffering from 17 of the 25 diseases evaluated. However, although all four subjects in the screened four subjects with Pompe disease had severe clinical syndromes, only one of them showed an elevated plasma LAMP-1 concentration. LAMP-1 and lysosomal enzyme activities have also been characterized in fibroblast cell lines established from patients with Pompe disease.

Hua 등은 (1998) Clin. Chemistry 44:2094에서, 리소솜 축적병들을 스크리닝하기 위한 생마커로서 제2 리소솜 막 단백질인, LAMP-2를 사용하였다. LAMP-2는 형광-면역정량법 (fluorescence-immunoquantification)을 사용하여 건강한 피험체 및 질병을 앓고 있는 피험체로부터의 혈장에서 측정되었다. 평가된 25 가지 리소솜 축적병들 중 14 가지 질병들을 앓고 있는 피험체들에서 혈장 내 LAMP-2의 농도가 상승하는 것으로 나타났다. 그러나, 폼페병을 앓고 있는 4 명의 피험체들 중 어느 피험체도 LAMP-2의 상승을 나타내지 않았다. LAMP-1 및 LAMP-2의 농도는 또한 "비분할된 (unpartitioned)" 신생아 집단으로부터의 신생아 혈반들 (blood spots)에서도 측정되었다. 신생아에서의 LAMP-1 및 LAMP-2 농도는 더 나이든 피험체들의 수준과 비교하여 상승하였다. 이러한 보고는 이러한 리소솜 막 생마커들에 의한 일차 스크리닝이 높은 비율의 위양성 (false positives)을 야기할 수도 있다는 것을 암시한다. 상기 연구자들은 신생아 집단의 1 내지 5 %에 대해서는 2 차적 (second-tier) 진단 방법들로 더 검사할 것을 제안한다.Hua et al. (1998) Clin. In Chemistry 44: 2094, a second lysosomal membrane protein, LAMP-2, was used as a biomarker for screening lysosomal accumulators. LAMP-2 was measured in plasma from healthy subjects and diseased subjects using fluorescence-immunoquantification. Plasma levels of LAMP-2 have been shown to be elevated in subjects with 14 of the 25 lysosomal accumulators evaluated. However, none of the four subjects suffering from Pompe disease showed an elevation of LAMP-2. Concentrations of LAMP-1 and LAMP-2 were also measured in neonatal blood spots from a "unpartitioned" newborn population. LAMP-1 and LAMP-2 concentrations in newborns were elevated compared to levels in older subjects. This report suggests that primary screening by such lysosomal membrane biomarkers may cause a high rate of false positives. The researchers suggest further testing with second-tier diagnostic methods for 1 to 5% of the neonatal population.

따라서, 특히, 신생아 시기 중에 폼페질병을 앓고 있는 피험체들을 확인하는 방법에 대한 필요성이 당업계에 존재한다. 또한 폼페병을 앓고 있는 개인들을 확인하고 모니터링하는 비-침습성인 방법들에 대한 필요성이 당업계에 존재한다. 또한 다른 유전성 대사 질병들을 스크리닝하는 기존의 방법들과 양립 가능한, 폼페병에 대한 신생아 스크리닝 방법들에 대한 필요성이 당업계에 존재한다.Thus, there is a need in the art for a method of identifying subjects suffering from Pompe disease, especially during neonatal period. There is also a need in the art for non-invasive methods of identifying and monitoring individuals suffering from Pompe disease. There is also a need in the art for neonatal screening methods for Pompe disease, compatible with existing methods for screening other hereditary metabolic diseases.

본 발명은 리소솜 축적병 (lysosomal storage disease)들을 앓고 있는 피험체들을 진단하고 모니터링하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는, 본 발명은 생체 유체 및 조직 내 생마커(biomarker)의 존재에 기초를 둔, 폼페병 (Pompe disease) (즉, 당원축적병 Ⅱ형) 및 그외 당원축적병들 (glycogen storage diseases)을 진단하고 모니터링하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for diagnosing and monitoring subjects suffering from lysosomal storage diseases, specifically, the present invention is based on the presence of biomarkers in biological fluids and tissues. And methods for diagnosing and monitoring Pompe disease (ie, Glycogen storage disease type II) and other glycogen storage diseases.

도 1은 뇨 시료 내에서 BAB-표지된 (Glc)4에 대한 HPLC 분리 크로마토그램을 나타낸 것이다. Y 축은 304 nm에서의 자외선 흡광도이다. X 축은 용출 시간을 분 단위로 나타낸 것이다. I.S.는 내부 표준물로서, 10 mg/mL의 셀로펜토오즈 (C5)이다.패널 A는 정상 개체로부터 얻은 뇨의 용출 프로파일이다.패널 B는 GSD Ⅱ형 환자로부터 얻은 뇨의 용출 프로파일이다. 1 shows the HPLC separation chromatogram for BAB-labeled (Glc) 4 in urine samples. The Y axis is the ultraviolet absorbance at 304 nm. The X axis shows the elution time in minutes. IS is an internal standard, 10 mg / mL of celloptose (C5). Panel A is the dissolution profile of urine obtained from normal individuals. Panel B is the dissolution profile of urine obtained from GSD type II patients.

도 2는 혈장 시료 내의 BAB-표지된 (Glc)4에 대한 HPLC 분리 크로마토그램을 나타낸 것이다. Y 축은 304 nm에서의 자외선 흡광도이다. X 축은 용출 시간을 분 단위로 나타낸 것이다. I.S.는 내부 표준물로서, 1 mg/mL에서의 셀로펜토오즈 (C5)이다.패널 A는 정상 개체로부터 얻은 뇨의 용출 프로파일이다.패널 B는 GSD Ⅱ형 환자로부터 얻은 뇨의 용출 프로파일이다. FIG. 2 shows the HPLC separation chromatogram for BAB-labeled (Glc) 4 in plasma samples. The Y axis is the ultraviolet absorbance at 304 nm. The X axis shows the elution time in minutes. IS is an internal standard, celloptose (C5) at 1 mg / mL. Panel A is the dissolution profile of urine obtained from normal individuals. Panel B is the dissolution profile of urine obtained from GSD type II patients.

도 3은 PMP-표지된 올리고당, 말토헥소오즈 (M6), 말토펜토오즈 (M5), 말토테트라오즈 (M4), (Glc)4,말토트리오즈 (M3), 말토오즈 (Mlt), 및 글루코오즈 (Glc)의 HPLC 분석 크로마토그램을 나타낸 것이다. Y 축은 304 nm에서의 자외선 흡광도이다. X 축은 용출 시간을 분 단위로 나타낸 것이다.패널 A는 (Glc)4및 말토-올리고당 표준물들의 용출 프로파일이다.패널 B는 GSD Ⅱ형 환자 뇨 내의 (Glc)4의 용출 프로파일이다. 화살표는 M4의 부존재를 나타낸다. FIG. 3 shows PMP-labeled oligosaccharides, maltohexose (M 6 ), maltopentose (M 5 ), maltotetraose (M 4 ), (Glc) 4 , maltotriose (M 3 ), maltose (Mlt ), And HPLC analysis chromatogram of glucose (Glc). The Y axis is the ultraviolet absorbance at 304 nm. The X axis shows the elution time in minutes. Panel A is the elution profile of (Glc) 4 and malto-oligosaccharide standards. Panel B is the dissolution profile of (Glc) 4 in urine of type GSD II patients. Arrows indicate the absence of M 4 .

도 4는 BAB-표지된 말토테트라오즈 나트륨 부가생성물 이온 (adduct ion) (M4-BAB) Na+, m/z 866.4(패널 A); BAB-표지된 (Glc)4나트륨 부가생성물 이온 (Glc4-BAB) Na+, m/z 866.4(패널 B); 및 GSD Ⅱ형 환자 뇨 시료 내에 존재하는 헥소오즈 테트라머, m/z 866.4(패널 C)의 생성물 이온 스펙트럼을 나타낸다. m/z 704.4, m/z 542.3, 및 m/z 509.2 생성물 이온들은 각각, 하나의 헥소오즈, 두 개의 헥소오즈, 및 BAB-표지된 글루코오즈의 결실에 해당한다. Y 축은 단편들의 % 강도이다. X 축은 m/z 수치이다. 4 shows BAB-labeled maltotetraose sodium adduct ion (M 4 -BAB) Na +, m / z 866.4 (Panel A) ; BAB-labeled (Glc) 4 sodium adduct ion (Glc 4 -BAB) Na +, m / z 866.4 (Panel B) ; And product ion spectra of hexose tetramer, m / z 866.4 (Panel C) , present in GSD Type II urine samples. m / z 704.4, m / z 542.3, and m / z 509.2 product ions correspond to the deletion of one hexose, two hexoses, and BAB-labeled glucose, respectively. Y axis is the% strength of the fragments. X axis is m / z value.

도 5는 당원축적병 Ⅱ형 환자의 뇨 내 BAB-표지된 올리고당에 대한 ESI-MS-MS 스펙트럼을 나타낸다. 유도체 시료는 C18 카트리지 정제 이후에 ESI-MS-MS로 직접 주입되었다. 이온들은 사중극자 질량 스펙트로미터 (quadrupole mass spectrometer)에 의하여 스캐닝 되었다 (실험적 상세 사항들은 본문 참조). Y 축은 단편들의 % 강도이다. X 축은 m/z 수치이다. FIG. 5 shows ESI-MS-MS spectra for BAB-labeled oligosaccharides in urine of glycogen accumulation disease type II patients. Derivative samples were injected directly into ESI-MS-MS after C18 cartridge purification. Ions were scanned by a quadrupole mass spectrometer (see text for experimental details). Y axis is the% strength of the fragments. X axis is m / z value.

도 6은 환자 1(패널 A), 환자 2(패널 B), 환자 3(패널 C)으로부터의 뇨 내 (Glc)4수준을 나타낸다. (Glc)4수준은 mmol/mol 크레아틴 (Cr)으로 나타나 있다. 점선은 20개의 정상 대조군들 (1살 미만)에서 주된 (Glc)4수준에 표준 편차값을 더한 값을 나타낸다. 개방형 화살표는 효소 요법 치료의 개시점을 나타낸다. 점선으로 된 폐쇄형 화살표는 2배 효소 투여의 개시점을 나타낸다. 실선으로 된 폐쇄형 화살표는 면역치료법의 개시점을 나타낸다. 6 shows the urinary (Glc) 4 levels from Patient 1 (Panel A) , Patient 2 (Panel B) , Patient 3 (Panel C) . (Glc) 4 levels are shown as mmol / mol creatine (Cr). The dashed line represents the major (Glc) 4 level plus the standard deviation value in 20 normal controls (less than 1 year old). Open arrows indicate the starting point of enzyme therapy treatment. Closed arrows in dotted lines indicate the starting point for double enzyme administration. Solid closed arrows indicate the starting point of immunotherapy.

도 7은 환자 1(패널 A), 환자 2(패널 B), 환자 3(패널 C)으로부터의 혈장 내 (Glc)4수준을 나타낸다. (Glc)4수준은 mg/mL단위로 표시되어 있다. 점선은 20개의 정상 대조군들 (1살 미만)에서 주된 (Glc)4수준에 표준 편차값을 더한 값을 나타낸다. 개방형 화살표는 효소 요법 치료의 개시점을 나타낸다. 점선으로 된 폐쇄형 화살표는 2배 효소 투여의 개시점을 나타낸다. 실선으로 된 폐쇄형 화살표는 면역치료법의 개시점을 나타낸다. FIG. 7 shows plasma (Glc) 4 levels from Patient 1 (Panel A) , Patient 2 (Panel B) , Patient 3 (Panel C) . (Glc) 4 levels are expressed in mg / mL. The dashed line represents the major (Glc) 4 level plus the standard deviation value in 20 normal controls (less than 1 year old). Open arrows indicate the starting point of enzyme therapy treatment. Closed arrows in dotted lines indicate the starting point for double enzyme administration. Solid closed arrows indicate the starting point of immunotherapy.

도 8은 HPLC에 의하여 분리된 내부 표준물 반응 혼합물의 테트라당 부분의 BAB-유도체들을 그래프로 나타낸 것이다. FIG. 8 graphically depicts BAB-derivatives of the tetrasaccharide portion of the internal standard reaction mixture separated by HPLC.

도 9는 HPLC 또는 ESI-MS/MS에 의한 대조군 및 환자 뇨 시료 내의 Glc4분석에 대한 비교 결과를 나타낸 것이다. 9 shows comparative results for Glc 4 analysis in control and patient urine samples by HPLC or ESI-MS / MS.

도 10은 HPLC 또는 ESI-MS/MS에 의한 대조군 및 환자 혈장 내의 Glc4분석에 대한 비교 결과를 나타낸 것이다. FIG. 10 shows comparative results for Glc 4 analysis in control and patient plasma by HPLC or ESI-MS / MS.

도 11은 ESI-MS/MS에 의한, 액상(liquid) 및 반점화된(spotted) 뇨 시료 내의 Glc4분석의 비교 결과를 나타낸 것이다. FIG. 11 shows comparative results of Glc 4 analysis in liquid and spotted urine samples by ESI-MS / MS.

도 12는 Glc4테트라당의 추정되는 구조를 나타낸 것이다. 12 shows the estimated structure of Glc 4 tetrasaccharide.

이하 더욱 상세하게 서술된 바와 같이, 본 발명은 질병을 앓고 있는 환자들로부터 수집된 생물학적 시료들에서, (Glc)4로 표시되는 헥소오즈 테트라머 생마커의 축적 (즉, 상승된 농도)에 의하여 특징화되는 질병들을 스크리닝하고 모니터링하는 방법을 제공한다. (Glc)4테트라머는 당원축적병들, 예를 들어 GSD-Ⅱ (폼페병)를 스크리닝 및 모니터링하기 위한 생마커로서 특히 유용하다. 바람직한 구현예에서, 본 발명의 방법들은 건조 혈반 (예를 들어, 신생아 스크리닝 카드 상의)에서 (Glc)4농도의 분석에 의하여 신생아를 스크리닝하는 데에 이용될 수 있다.As described in more detail below, the present invention is directed to the accumulation (ie, elevated concentrations) of hexose tetramer biomarkers represented by (Glc) 4 in biological samples collected from patients suffering from disease. Provided are methods for screening and monitoring the diseases characterized. (Glc) 4 tetramers are particularly useful as biomarkers for screening and monitoring glycoaccumulative diseases such as GSD-II (Pompe disease). In a preferred embodiment, the methods of the invention can be used to screen newborns by analysis of (Glc) 4 concentrations in dry blood spots (eg, on neonatal screening cards).

헥소오즈 테트라당 (Glc)4의 추정 구조는: α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc로 결정되었다.The estimated structure of hexose tetrasaccharide (Glc) 4 is: α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc It was decided.

본 발명은 (Glc)4생마커의 상승된 수준을 분석하기 위하여, 빠르고 신뢰성 있는 방법들 (예를 들어, HPLC 또는 탠덤 질량 스펙트로메트리 (TMS))을 사용하여폼페병을 객관적 방식으로 진단, 검출 및/또는 모니터할 수 있는 능력을 제공한다. 본 발명은 종래 방법들에 비하여 그 민감성, 반복재현성, 고해상도, 단순성, 및 저비용 면에서 유리하다. 더욱이, 여기에 개시된 신생아 스크리닝 분석법들은 다른 유전성 대사 질병들에 대한 종래의 신생아 스크리닝 방법들과 양립 가능하다.The present invention utilizes fast and reliable methods (e.g., HPLC or tandem mass spectrometry (TMS)) to analyze elevated levels of (Glc) 4 biomarkers in an objective manner, Provide the ability to detect and / or monitor. The present invention is advantageous in terms of its sensitivity, repeatability, high resolution, simplicity, and low cost over conventional methods. Moreover, the neonatal screening assays disclosed herein are compatible with conventional neonatal screening methods for other hereditary metabolic diseases.

따라서, 첫 번째 태양으로서, 본 발명은, 피험체로부터 얻어진 생물학적 시료에서 헥소오즈 테트라당 (Glc)4의 농도를 결정하는 단계 및, 상기 농도를 기준치와 비교하는 단계를 포함하는, 피험체에서 당원축적병을 스크리닝하는 방법을 제공하며, 상기 두 번째 단계에서 생물학적 시료 내의 (Glc)4가 기준치보다 높은 농도로 검출되면 피험체가 당원축적병을 앓고 있는 것으로 확인된다. 바람직하게는, (Glc)4테트라당은 α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc로 추정되는 구조를 갖는다. 상기 당원축적병은 당원축적병 Ⅱ형 (GSD-Ⅱ 또는 폼페병), GSD Ⅲ, 또는 GSD Ⅳ인 것이 바람직하고; 더욱 바람직하게는 GSD-Ⅱ이다.Thus, as a first aspect, the present invention comprises determining a concentration of hexose tetrasaccharide (Glc) 4 in a biological sample obtained from a subject, and comparing the concentration to a reference value. A method of screening accumulative diseases is provided, wherein in the second step, if (Glc) 4 in the biological sample is detected at a concentration higher than the reference value, the subject is identified as having glycogen accumulation disease. Preferably, (Glc) 4 tetrasaccharide is assumed to be α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc Has a structure. The glycogen accumulation bottle is preferably glycogen accumulation bottle type II (GSD-II or Pompe disease), GSD III, or GSD IV; More preferably, it is GSD-II.

다른 태양으로서, 본 발명은 신생아 피험체로부터 얻어진 생물학적 시료에서 헥소오즈 테트라당 (Glc)4의 농도를 결정하는 단계, 및 상기 농도를 기준치와 비교하는 단계를 포함하는, 신생아 피험체에서 폼페병 (당원축적병 Ⅱ형)을 스크리닝하는 방법을 제공하며; 상기 두 번째 단계에서 생물학적 시료 내의 (Glc)4가 기준치보다 높은 농도로 검출되면 신생아 피험체가 폼페병을 앓고 있는 것으로 확인된다. 바람직하게는, (Glc)4는 α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc로 추정되는 구조를 갖는다. 상기 생물학적 시료는 혈액, 혈청, 혈장 또는 뇨 시료 (더욱 바람직하게는, 건조 혈액, 혈청, 혈장 또는 뇨 시료)인 것이 바람직하다.In another aspect, the present invention includes determining a concentration of hexose tetrasaccharide (Glc) 4 in a biological sample obtained from a neonatal subject, and comparing the concentration to a baseline. A method for screening glycogen accumulation disease type II); In this second step, if (Glc) 4 in the biological sample is detected at a higher concentration than the baseline, the neonatal subject is identified as having Pompe disease. Preferably, (Glc) 4 represents a structure estimated as α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc. Have The biological sample is preferably a blood, serum, plasma or urine sample (more preferably a dry blood, serum, plasma or urine sample).

또 다른 태양으로서, 본 발명은, 피험체로부터 얻어진 생물학적 시료에서 헥소오즈 테트라당 (Glc)4의 농도를 결정하는 단계 및, 상기 농도를 기준치와 비교하는 단계를 포함하는, 폼페병 (당원축적병 Ⅱ형)을 앓고 있는 피험체의 임상적 상태를 모니터링하는 방법을 제공하며; 상기 두 번째 단계에서 생물학적 시료 내의 (Glc)4가 기준치보다 높은 농도로 검출되면 피험체의 임상적 상태의 지표가 된다. 바람직하게는, (Glc)4생마커는 α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc로 추정되는 구조를 갖는다. 특정 구현예에서, 본 발명의 방법은 피험체에서 치료적 요법의 효율성을 평가하기 위하여 수행된다.In another aspect, the present invention provides a method for treating Pompe disease, comprising determining a concentration of hexose tetrasaccharide (Glc) 4 in a biological sample obtained from a subject, and comparing the concentration to a reference value. A method of monitoring the clinical condition of a subject suffering from type II); In this second step, if (Glc) 4 in the biological sample is detected at a concentration higher than the reference value, it is an indication of the clinical condition of the subject. Preferably, the (Glc) 4 biomarker is assumed to be α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc Has a structure. In certain embodiments, the methods of the invention are performed to evaluate the effectiveness of a therapeutic regimen in a subject.

또 다른 태양으로서, 본 발명은, 신생아 피험체로부터 얻어진 건조 혈반에서 탠덤 질량 스펙트로메트리에 의하여 헥소오즈 테트라당 (Glc)4의 농도를 결정하는 단계 및, 상기 농도를 기준치와 비교하는 단계를 포함하는, 신생아 피험체에서 폼페병 (당원축적병 Ⅱ형)을 스크리닝하는 방법을 제공하며; 상기 두 번째 단계에서 생물학적 시료 내의 (Glc)4가 기준치보다 높은 농도로 검출되는 것은 신생아 피험체가 폼페병을 앓고 있는 것으로 확인된다. 바람직하게는, (Glc)4생마커는 α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc로 추정되는 구조를 갖는다.In another aspect, the present invention includes determining a concentration of hexose tetrasaccharide (Glc) 4 by tandem mass spectrometry in dry blood spots obtained from a newborn subject, and comparing the concentration to a reference value. Providing a method of screening Pompe disease (Glycogen accumulation disease type II) in neonatal subjects; In this second step, the detection of (Glc) 4 in the biological sample at a concentration above the baseline confirms that the newborn subject suffers from Pompe disease. Preferably, the (Glc) 4 biomarker is assumed to be α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc Has a structure.

(Glc)4테트라당은 당업계에 공지된 임의의 방법, 예를 들어 탠덤 질량 스펙트로메트리, 질량 스펙트로메트리, HPLC, 면역정제 방법들, 액상 크로마토그래피 등에 의하여 정량화 또는 결정될 수 있다. HPLC 및 탠덤 질량 스펙트로메트리가 바람직하며, 탠덤 질량 스펙트로메트리가 가장 바람직하다.(Glc) 4 tetrasaccharide can be quantified or determined by any method known in the art, such as tandem mass spectrometry, mass spectrometry, HPLC, immunopurification methods, liquid chromatography, and the like. HPLC and tandem mass spectrometry are preferred, with tandem mass spectrometry being most preferred.

본 발명의 또 다른 태양은, 탠덤 질량 스펙트로메트리에 의하여, 피험체로부터 얻어진 생물학적 시료 내의 헥소오즈 테트라당 (Glc)4의 농도를 정량화 또는 결정하는 단계를 포함하는, 생물학적 시료 내에서 올리고당의 농도를 정량화 또는 결정하는 방법이다. 바람직하게는, (Glc)4는 α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc로 추정되는 구조를 갖는다. 또한, [U-13C] 글루코오즈 표지된 헥소오즈 테트라머가 TMS 프로토콜을 위한 내부 표준물로서 사용되는 것이 바람직하다.Another aspect of the invention provides a method for determining the concentration of oligosaccharides in a biological sample, comprising quantifying or determining the concentration of hexose tetrasaccharide (Glc) 4 in the biological sample obtained from the subject by tandem mass spectrometry. Method of quantification or determination. Preferably, (Glc) 4 represents a structure estimated as α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc. Have It is also preferred that a [U- 13 C] glucose labeled hexose tetramer is used as an internal standard for the TMS protocol.

본 발명의 방법은 또한, GSD-Ⅱ를 앓고 있는 환자에게 축적되는 다른 올리고당들 (예를 들어, 리미트 덱스트린)을 생마커로서 사용하여 수행될 수도 있다.The method of the present invention may also be performed using other oligosaccharides (eg, limit dextrin) that accumulate in a patient suffering from GSD-II as a biomarker.

본 발명의 이러한 태양들 및 다른 태양들은 하기 발명의 상세한 설명에서 더욱 상세하게 서술된다.These and other aspects of the invention are described in more detail in the detailed description below.

본 발명은, 부분적으로, 헥소오즈 테트라머 (이하, (Glc)4)가 당원축적병 Ⅱ형 (GSD-Ⅱ)을 검출하는 스크리닝 방법을 위한 생마커로서 사용될 수 있다는 발견에 기초를 두고 있다. (Glc)4는 글루코오즈 테트라당으로서 추정적으로 확인되었다.The present invention is based, in part, on the discovery that hexose tetramers (hereinafter, (Glc) 4 ) can be used as biomarkers for screening methods for detecting glycoaccumulative disease type II (GSD-II). (Glc) 4 was presumably identified as glucose tetrasaccharide.

증거는 더 나아가 (Glc)4올리고당이 α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc 구조를 갖는다는 것을 나타낸다 (Hallgren등.(1974)Eur. J.Clin. Invest.4:429;도 12참조).Evidence further indicates that (Glc) 4 oligosaccharides have an α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc structure. (Hallgren et al. (1974) Eur. J. Clin. Invest. 4: 429; see FIG. 12 ).

본 발명은, (Glc)4농도, 특히 혈장 (Glc)4농도가 폼페병 환자들을 모니터하는 데에 사용될 수 있으며 (예를 들어, 치료 요법의 효율성을 평가하는 데에); 질병을 앓고 있는 환자들에서 (Glc)4농도는 질병의 임상적 경과와 상당한 상호연관성을 가질 수 있다.The present invention provides that (Glc) 4 concentrations, in particular plasma (Glc) 4 concentrations, can be used to monitor Pompe disease patients (eg, to evaluate the effectiveness of a treatment regimen); In patients with disease, (Glc) 4 concentrations can have a significant correlation with the clinical course of the disease.

본 발명의 상세한 설명에 사용된 용어는 특정 구현예를 설명하기 위한 목적이며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위에서 사용된, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는, 문맥에서 명백히 다르게 지시하고 있지 않는 한, 복수형도 또한 포함하기 위하여 사용된 것이다.The terminology used in the description of the invention is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used in the specification and the appended claims, the singular forms “a”, “an” and “the” are used to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise.

"폼페병" 및 "당원축적병 Ⅱ형" (즉, GSD-Ⅱ)이라는 용어는, 비록 "폼페병"이 통상적으로 영아들의 질병 형태를 지칭하는 것으로 보다 흔히 사용되지만, 여기에서 상호 대치가능하게 사용된다.The terms "pompe disease" and "glycogen accumulation disease type II" (ie, GSD-II) are used interchangeably herein, although "pompe disease" is more commonly used to refer to a disease form in infants. Used.

여기에서 사용된, (Glc)4라는 용어는, 폼페병 환자들의 생물학적 유체 (예를 들어, 뇨 및 혈장) 내에 축적되는 헥소오즈 테트라머 ((hex)4) 생마커를 의미한다. (Glc)4는 GAA 효소의 결핍으로 인한 불완전한 글리코겐 분해의 결과로서 축적되는 글루코오즈 테트라당 (예를 들어, 리미트 덱스트린)으로 추정적으로 확인되었다. (Glc)4의 추정 구조는 α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc이다(도 12).As used herein, the term (Glc) 4 refers to a hexose tetramer ((hex) 4 ) biomarker that accumulates in the biological fluids (eg, urine and plasma) of Pompe disease patients. (Glc) 4 was presumably identified as glucose tetrasaccharides (eg, limit dextrin) that accumulate as a result of incomplete glycogen degradation due to a lack of GAA enzymes. The estimated structure of (Glc) 4 is α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc (FIG. 12) .

당업자라면, (Glc)4의 추정 구조는, 그의 부틸-파라-아미노벤조에이트 (butyl-para-aminobenzoate) 유도체의 탠덤 질량 스펙트로메트리 (TMS)에 의하여 결정되는 바와 같이, 헥소오즈 테트라머의 구조임을 알 수 있다. 헥소오즈 구성 요소와 그들 간의 연결의 확인은 TMS 분석에 의하여 결정될 수는 없다. 따라서, 당업자라면, (Glc)4가 헥소오즈 모노머들 (예를 들어, 글루코오즈, 갈락토오즈, 만노오즈)의 임의의 조합을 포함할 수 있으며, 그와 같은 모노머들 간에는 임의의 가능한 글리코시드 결합들 (예를 들어, 1→2, 1→3, 1→4, 1→6)에 의하여 연결될 수 있다는 것을 이해할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that the putative structure of (Glc) 4 is the structure of a hexose tetramer, as determined by tandem mass spectrometry (TMS) of its butyl-para-aminobenzoate derivatives. It can be seen that. The identification of hexose components and their linkages cannot be determined by TMS analysis. Thus, one of ordinary skill in the art can include any combination of (Glc) 4 hexose monomers (eg, glucose, galactose, mannose), and any possible glycosides between such monomers. It will be appreciated that they can be linked by combinations (eg 1 → 2, 1 → 3, 1 → 4, 1 → 6).

문헌에 보고된 종래의 관찰들뿐만 아니라, (Glc)4와 폼페병 사이의 연관성이, 글루코오즈 테트라당이 (Glc)4의 중요한 구성 성분이라는 것을 강하게 암시한다.In addition to the conventional observations reported in the literature, the association between (Glc) 4 and Pompe disease strongly suggests that glucose tetrasaccharide is an important component of (Glc) 4 .

여기에 사용된 "스크리닝"이라는 용어는, 상기 서술된 바와 같이, (Glc)4의 축적에 의하여 특징화되는 질병의 존재에 대하여 피험체를 평가하는 데에 사용되는 방법을 의미한다. 스크리닝 방법이 군 또는 개체 집단 내의 어떠한 개체들이 특정 질병을 앓고 있는가를 결정하는 데에 있어서 유용하고 유익하기만 하다면, 스크리닝 방법에 위양성 (false positives) 또는 위음성 (false negatives)이 없어야 될 필요는 없다. 여기에 개시된 스크리닝 방법들은 진단적 (diagnotic) 및/또는 예후적 (prognostic) 방법들이고/또는 환자 치료법을 모니터하기 위하여 사용될 수 있다.As used herein, the term "screening" refers to the method used to evaluate a subject for the presence of a disease characterized by accumulation of (Glc) 4 , as described above. As long as the screening method is useful and beneficial in determining which individuals in a group or population suffer from a particular disease, the screening method need not be free of false positives or false negatives. The screening methods disclosed herein may be diagnostic and / or prognostic methods and / or used to monitor patient treatment.

여기에 사용된 "진단 방법"이라는 용어는, 특정 질병을 앓고 있는 피험체들을 확인하기 위하여 수행되는 스크리닝 방법을 의미하는 것이다.As used herein, the term "diagnostic method" refers to a screening method performed to identify subjects suffering from a particular disease.

"예후적 방법"은, 최소한 부분적으로나마, 질병의 방법을 예측할 수 있도록 돕는데 사용되는 방법을 의미한다. 달리 말하면, 예후적 방법은 질병의 심각성을 평가하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 여기에 개시된 스크리닝 방법은 질병의 심각성을 평가하기 위하여 질병을 앓고 있는 개체를 확인하는 것, 및/또는 질병의 장래 과정을 예측하는 것 양자 모두를 위하여 수행될 수 있다. 그와 같은 방법들은 치료적 처치에 대한 필요성, 어떠한 타입의 치료를 수행할 것인가 등을 평가하는 데에 있어서 유용할 수 있다. 부가하여, 예후적 방법은 질병이 특정 피험체에 대하여 어떻게 진전될 것인가에 대한 더 많은 정보를 얻고자 하는 경우에 (예를 들어, 특정 환자가 특정 약물 치료에 우호적으로 반응할 것인가에 관한 개연성, 또는 그에 대한 임상적 시도의 수행 목적을 위하여 환자들을 구별되는 다른 부-집단들 (sub-populations)로 분류 또는 분리하고자 하는 경우에), 이전에 특정 질병을 갖는 것으로 진단된 피험체에 대하여 수행될 수 있다."Prognostic method" means a method used to help predict the method of a disease, at least in part. In other words, prognostic methods can be used to assess the severity of the disease. For example, the screening methods disclosed herein can be performed both for identifying individuals suffering from a disease to assess the severity of the disease, and / or for predicting the future course of the disease. Such methods may be useful in assessing the need for therapeutic treatment, what type of treatment to perform, and the like. In addition, prognostic methods can be used to obtain more information about how disease progresses for a particular subject (e.g., the likelihood that a particular patient will respond favorably to a particular medication, Or to classify or segregate patients into distinct sub-populations for the purpose of conducting clinical trials thereof, or to a subject previously diagnosed with a particular disease. Can be.

여기에 사용된 "농도를 정량 (quantifying the concentration)" 또는 "농도를 결정 (determining the concentration)"이라는 용어는, 해당 시료에서 분석물의 농도 또는 수준을 측정하는 것을 의미한다. 통상적으로는, 정량 또는 결정 단계의 결과로서 절대적 또는 상대적인 수치가 시료 내 분석물의 농도로 주어질 것이다. 하기에 더욱 상세하게 서술된 바와 같이, 당업계에 공지된 임의의 적당한 방법이 본 발명에 따른 생물학적 시료 내에서 (Glc)4의 농도를 정량 또는 결정하는 데에 사용될 수 있다. 또한, 하기에 더욱 상세하게 서술된 바와 같이, (Glc)4의 농도를 "정량" 또는 "결정"하는 방법들은 정량적 및/또는 준-정량적 (semi-quantitative)방법론들 모두를 포괄한다.As used herein, the term "quantifying the concentration" or "determining the concentration" refers to measuring the concentration or level of analyte in a given sample. Typically, an absolute or relative value will be given as the concentration of the analyte in the sample as a result of the quantification or determination step. As described in more detail below, any suitable method known in the art can be used to quantify or determine the concentration of (Glc) 4 in a biological sample according to the present invention. Also, as described in more detail below, methods of “quantitating” or “determining” the concentration of (Glc) 4 encompass both quantitative and / or semi-quantitative methodologies.

"정량적" 방법은 생물학적 시료 내의 분석물의 농도에 절대적 또는 상대적 수치를 부여하는 방법을 의미한다.A “quantitative” method is a method of assigning an absolute or relative value to the concentration of an analyte in a biological sample.

"준-정량적" 방법은 분석물의 농도가 역치 (threshold) 수준 이상인 것을 나타내기는 하지만, 절대적 또는 상대적 수치를 부여하지는 않는 방법을 의미한다. 통상적으로 "딥스틱 (dipstick)" 방법들로 알려진 분석적 방법들은 준-정량적 분석들의 예들이다.A "quasi-quantitative" method refers to a method that indicates that analyte concentration is above the threshold level, but does not impart absolute or relative values. Analytical methods commonly known as "dipstick" methods are examples of quasi-quantitative analyzes.

본 발명에 대한 하기 서술은 (Glc)4올리고당에 관한 것이다. 본 발명의 방법들은 또한 폼페병을 검출하기 위하여 더 긴 올리고당들 (예를 들어, GAA 효소의 결핍으로 인한 불완전 글리코겐 분해에 의해 생성되는 임의의 리미트 덱스트린)을 사용하는 데에도 적용될 수 있다.The following description of the invention relates to (Glc) 4 oligosaccharides. The methods of the present invention can also be applied to using longer oligosaccharides (eg, any limit dextrin produced by incomplete glycogen degradation due to lack of GAA enzyme) to detect Pompe disease.

예를 들어, (Glc)6, (Glc)7및 (Glc)8이 폼페병을 앓고 있는 환자들의 뇨와 관련하여 서술되었다 (Lennartson 등., (1978)Eur. J. Biochem. 83:325; Kumlien 등., (1989)Arch. Biochem. Biophys. 269:678). 다음과 같은 추정 구조들을 갖는 최소한 3 가지의 (Glc)6이소머들이 존재한다: α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc(1→4)-D-Glc, α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc(1→4)-D-Glc 및For example, (Glc) 6 , (Glc) 7 and (Glc) 8 have been described in connection with the urine of patients with Pompe disease (Lennartson et al., (1978) Eur. J. Biochem. 83 : 325; Kumlien et al., (1989) Arch. Biochem. Biophys. 269 : 678). There are at least three (Glc) 6 isomers with the following putative structures: α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc (1 → 4) -D-Glc, α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 6)- α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc (1 → 4) -D-Glc and

α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc(1→4)-D-Glc. (Glc)7이소머들의 추정 구조는 α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)(α-D-Glc(1→6))-D-Glc(1→4)-D-Glc-α-D-Glc(1→4)-D-Glc 및 α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc-α-D-Glc(1→4)-D-Glc로 결정되었다. (Glc)8올리고당의 추정 구조는: α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc로 결정되었다. 미지 구조(들)를 갖는 (hex)5올리고당 (또는 올리고당들)이 TMS에 의해 폼페병 환자들 및 TMS에 의한 대조군들의 뇨 및 혈장에서 검출되었으며, 이는 글리코겐의 리미트 덱스트린으로 보인다. 11개 까지의 잔기들을 갖는 헥소오즈 올리고머들이, MALD-TOF MS (Matrix Assited Laser Desorption-Time Of Flight Mass Spectrometry)에 의하여 폼페병 환자의 뇨에서 검출되었다 (Klein 등., (1998)Clin. Chem. 44:2422).α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc (1 → 4) -D-Glc. The estimated structure of (Glc) 7 isomers is α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) (α-D-Glc (1 → 6))-D-Glc (1 → 4) -D-Glc-α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc and α-D-Glc ( 1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -D -Glc-α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc. The putative structure of (Glc) 8 oligosaccharide is: α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc. Hex 5 oligosaccharides (or oligosaccharides) with unknown structure (s) have been detected by TMS in the urine and plasma of Pompe disease patients and controls by TMS, which appears to be limit dextrin of glycogen. Hexose oligomers with up to 11 residues were detected in the urine of Pompe disease patients by MALD-TOF MS (Matrix Assited Laser Desorption-Time Of Flight Mass Spectrometry) (Klein et al., (1998) Clin. Chem. 44 : 2422).

당업자라면, 비환원 말단에서 α-(1→6) 글리코시드 결합을 갖는 올리고당들이 더욱 안정하고 바람직하다는 사실을 알 수 있을 것이다. 마찬가지로, 긴 올리고당들은 짧은 올리고당들에 비하여 덜 안정한 경향이 있다. 폼페병 환자와 비교하여 건강한 피험체로부터의 생물학적 시료들에서 특정 올리고당이 축적되는 정도가 또한 고려 사항이 된다. 마지막으로, 방해 물질들 (interfering substances)의 존재가 본 발명에 따라 생마커로서 사용할 올리고당을 선택하는 기준이 된다.Those skilled in the art will appreciate that oligosaccharides having α- (1 → 6) glycoside linkages at non-reducing ends are more stable and preferred. Likewise, long oligosaccharides tend to be less stable than short oligosaccharides. The degree to which certain oligosaccharides accumulate in biological samples from healthy subjects is also a consideration when compared to Pompe disease patients. Finally, the presence of interfering substances is the basis for selecting oligosaccharides for use as live markers in accordance with the present invention.

일반적으로, (Glc)4에 대한 대체 물질로서, (Glc)5, (Glc)6, (Glc)7, (Glc)8및 더 긴 헥소오즈 올리고당들이 바람직한 생마커들이며, 특히, 신생아 피험체에 사용된다. 다른 한편으로, 이러한 더 긴 올리고당들은, 예를 들어 (Glc)4어세이를 사용하여 위양성을 확인하기 위한, 2차 생마커로서 이용될 수 있다. 이러한 더 긴 헥소오즈 올리고머들은 (Glc)4의 검출을 위한 유사한 프로토콜을 사용하여 측정될 수 있다. 예를 들어, 탠덤 질량 스펙트로메트리에 있어서, 동일한 유도체화 및 스캔 기능이 이용될 수 있으나, 다른 질량들 (m/z)이 검출된다.In general, as an alternative to (Glc) 4 , (Glc) 5 , (Glc) 6 , (Glc) 7 , (Glc) 8 and longer hexose oligosaccharides are preferred biomarkers, and particularly in neonatal subjects. Used. On the other hand, these longer oligosaccharides can be used as secondary biomarkers, for example to confirm false positives using (Glc) 4 assays. Such longer hexose oligomers can be measured using a similar protocol for the detection of (Glc) 4 . For example, for tandem mass spectrometry, the same derivatization and scan function can be used, but other masses (m / z) are detected.

(Glc)(Glc) 44 : 폼페병 및 그외 대사 질병들에 대한 생마커.: Live markers for Pompe disease and other metabolic diseases.

(Glc)4테트라당은 글리코겐으로부터 유래되며, 폼페병 환자들에게서 산 리소솜 α-글루코시다아제 (GAA) 결핍의 결과로 야기되는 불완전한 글리코겐 분해의 부산물 (예를 들어, 리미트 덱스트린)을 나타내는 것으로 알려져 있다. 리미트 덱스트린은, 아마도 리소좀 내 글리코겐 축적에 의하여 야기되는 세포 용해 (cell lysis)의 결과로서 글리코겐이 순환계로 방출되는 경우에 형성되는 것임을 암시하는 증거가 있다. 순환계 내에서, 글리코겐은 α-아밀라아제 및 중성 α1-4 글루코시다아제의 작용을 받아 리미트 덱스트린의 생산을 야기하게 된다 (Ugorski, (1983)J. Exp. Pathol. 1:27). (Glc)4는 생체 유체 (예를 들어, 혈액, 혈장, 혈청, 뇨, 타액, 양막 유체 (amniotic fluid) 등) 내에서 상승된 농도로 발견된다.(Glc) 4 tetrasaccharides are derived from glycogen and represent by-products of incomplete glycogen degradation resulting from acid lysosomal α-glucosidase (GAA) deficiency in Pompe disease patients (eg, limit dextrin). Known. There is evidence suggesting that limit dextrin is formed when glycogen is released into the circulation, possibly as a result of cell lysis caused by glycogen accumulation in lysosomes. In the circulatory system, glycogen receives the α- amylase and neutral action of α1-4 glucosidase will cause the production of the limit dextrin (Ugorski, (1983) J. Exp Pathol 1:.. 27). (Glc) 4 is found at elevated concentrations in biological fluids (eg, blood, plasma, serum, urine, saliva, amniotic fluid, etc.).

뇨 내 (Glc)4테트라당의 축적은 또한, 다른 당원축적병 및 질병들, 예를 들어, GSD-Ⅲ 및 GSD-Ⅳ, 뒤시엔느 근육 이영양증, 급성 췌장염 및 다른 특정 질병들과 관련되어 있다. GSD-Ⅲ는 글리코겐 가지제거 효소 (debranching enzyme) 활성의 결핍에 의하여 야기된다. GSD-Ⅳ는 간 인산화 효소 (liver phosphorylase) 시스템의 결핍에 의하여 야기되는 이형 (heterogenous) 질병군이다. 결핍은 간 인산화 효소 자체의 결핍 또는 인산화 효소 키나아제 (kinase)의 결핍일 수 있다.The accumulation of (Glc) 4 tetrasaccharides in urine is also associated with other glycemic diseases and diseases such as GSD-III and GSD-IV, Duchenne muscular dystrophy, acute pancreatitis and other specific diseases. GSD-III is caused by a lack of glycogen debranching enzyme activity. GSD-IV is a group of heterogeneous diseases caused by a deficiency of the liver phosphorylase system. Deficiency may be a deficiency of liver kinase itself or a deficiency of kinase kinase.

따라서, 본 발명은 피험체로부터 수집된 생물학적 시료 내의 (Glc)4의 축적 (예를 들어, 상승된 농도)에 의하여 특징화되는 질병을 피험체에서 스크리닝하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 생물학적 시료는 피험체로부터 수집되고, 시료 내에서 (Glc)4의 존재 또는 부존재가 결정되며, 시료 내의 (Glc)4의 존재는 피험체가 그 질병을 가지고 있다는 것을 추정적으로 확인시켜 준다.Accordingly, the present invention provides a method for screening a disease in a subject characterized by accumulation of (Glc) 4 (eg, elevated concentrations) in a biological sample collected from the subject. According to the invention, a biological sample is collected from piheom body, in the sample (Glc) in the presence or and non-existence is determined, the presence of the sample in (Glc) 4 of 4 confirm that the putative it has the disease bodies piheom Let it be.

다른 한편으로, 바람직하게는, 본 발명은 본질적으로 정량적 또는 준-정량적일 수 있다. 이러한 구현예에 따르면, 생물학적 시료는 피험체로부터 얻어지며, 생물학적 시료 내의 (Glc)4의 농도가 정량 또는 결정된다. 생물학적 시료 내의 (Glc)4의 수준이 기준치 (즉, 기준 농도) 이상인 경우에는, 피험체가 질병을 앓고 있다는 것을 추정적으로 확인시켜 준다. 통상적으로, 기준치는 스크린되는 피험체에 대하여 적절한 건강 집단 (healthy populations) 및 질병 집단 (affected populations)에 대한 (Glc)4의 공지의 농도에 기초할 것이다 (예를 들어, 신생아 피험체는, 일반적으로, 건강한 및/또는 질병이 있는 신생아 집단과 비교될 수 있다).On the other hand, preferably, the present invention may be quantitative or quasi-quantitative in nature. According to this embodiment, the biological sample is obtained from the subject and the concentration of (Glc) 4 in the biological sample is quantified or determined. If the level of (Glc) 4 in the biological sample is above the reference value (ie, the reference concentration), this presumably confirms that the subject is suffering from the disease. Typically, the reference value will be based on known concentrations of (Glc) 4 for healthy populations and diseased populations appropriate for the screened subjects (eg, neonatal subjects are generally As compared to healthy and / or diseased neonatal populations).

예를 들어, 피험체는 대응되는, 비선택된 (unselected) 집단과 비교될 수 있다. 다른 한편으로, 피험체는 질병을 앓지 않는 (즉, 건강한) 피험체의 대응 집단 및/또는 질병을 앓는 피험체의 대응 집단과 비교될 수도 있다.For example, the subject can be compared to the corresponding, unselected population. On the other hand, the subject may be compared to the corresponding population of subjects who do not have a disease (ie, healthy) and / or the corresponding population of subjects who have a disease.

건강한 피험체들에서 연령에 따라 (Glc)4수준이 감소하는 경향이 있으므로, 피험체들은 연령-대응 집단 (age-matched population)과 비교되는 것이 바람직하다 (표 4 및 5 참조). 또한 당업자라면, 폼페병이 나중에 발병하는 형태들과 비교하여 초기에 발병하는 환자들에 있어서 (Glc)4의 수준이 높을 수 있다는 것을 이해할 것이다.Since healthy (Glc) 4 levels tend to decrease with age in healthy subjects, the subjects are preferably compared to an age-matched population (see Tables 4 and 5). Those skilled in the art will also understand that the level of (Glc) 4 may be higher in patients who initially develop Pompe disease as compared to later onset forms.

기준치는 당업계에 공지된 임의의 방법에 따라서 선택될 수 있다. 특정 구현예에서, 기준치는 미리 정해진 값일 수 있다. 다른 한편으로, 기준치는 분석 과정 중에 결정될 수도 있다. 예를 들어, 공지의 질병을 앓지 않는 피험체들 및/또는 질병을 앓는 피험체들로부터의 시료들을 테스트 시료들과 동시에 실험하고, 기준치를 그로부터 결정할 수 있다.The reference value can be selected according to any method known in the art. In certain embodiments, the reference value may be a predetermined value. On the other hand, the reference value may be determined during the analysis process. For example, samples from known diseased subjects and / or samples from diseased subjects can be tested simultaneously with the test samples and the baseline determined therefrom.

또 다른 대체 방법으로서, 혼합 집단으로부터의 테스트 시료들을 분석하고, 예를 들어, 당업계에 공지된 통계 방법들을 사용함으로써 결과들의 분포에 기초하여 기준치를 결정할 수 있다.As another alternative method, test samples from a mixed population can be analyzed and baseline determined based on the distribution of results, for example, by using statistical methods known in the art.

따라서, 기준치는 질병을 앓고 있는 피험체들을 확인하기 위한 역치 수치를 나타낸다. 기준치의 선택이 절대적인 것은 아니다. 예를 들어, 상대적으로 낮은 수치는 위음성의 발생을 감소시키는 데에 유리할 수 있으나, 위양성의 개연성을 또한 증가시킬 수도 있다. 따라서, 다른 스크리닝 기술에서와 같이, 기준치는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 비용, 조기 진단 및 치료의 이익, 위양성 결과를 갖는 개체들에 대한 후속 진단 방법들의 침습성 (invasiveness), 및 스크리닝 분석 방법을 설계하는 데에 있어서 통상적으로 고려하여야 하는 다른 요인들을 포함하는 여러 요인들에 기초할 수 있다.Thus, the baseline represents a threshold value for identifying subjects suffering from the disease. The choice of baseline is not absolute. For example, a relatively low number may be beneficial for reducing the occurrence of false negatives, but may also increase the probability of false positives. Thus, as in other screening techniques, baseline designs include, but are not limited to, cost, benefit of early diagnosis and treatment, invasiveness of subsequent diagnostic methods for individuals with false positive results, and screening analysis methods. Can be based on a number of factors, including other factors that typically have to be taken into account.

피험체들은 당업계에 공지된 임의의 방법을 사용하여 질병을 앓는 것으로 추정적으로 확인될 수 있다. 예를 들어, (Glc)4수치가 적당하게 대응되는 대조군과 비교하여, 약 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% 또는 그 보다 높은 경우에는 질병을 앓는 것으로 추정적으로 확인될 수 있다. 다른 한편으로, 적당한 비질병 집단에 대한 평균 (average) (다른 한편으로, 평균값 (mean) 또는 중앙값 (median)) 수치보다 약 2, 3, 4, 5, 8, 10 또는 20배 높은 (Glc)4농도를 갖는 피험체들은 질병을 앓는 것으로 추정적으로 확인될 수 있다.Subjects can be presumably identified as suffering from the disease using any method known in the art. For example, if (Glc) 4 levels are about 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or higher compared to the appropriately matched control group Can be presumed to be afflicted with On the other hand, about 2, 3, 4, 5, 8, 10 or 20 times higher (Glc) than the average (mean or median) value for a moderately ill population. Subjects with 4 concentrations can be presumably identified as suffering from disease.

2차 생마커들은 (Glc)4어세이에서 개연성 있는 위양성을 확인하는 데에 선택적으로 사용될 수 있다. 2차 생마커들의 예는 폼페병 환자들의 체액에서 발견되는 긴 사슬 올리고당 (상기에 서술)을 포함한다. 그 이외의 가능한 2차 생마커들은 LAMP-1 및 LAMP-2 마커들을 포함한다 (Meikle 등., (1997)Clin. Chem. 43:1325 및 WO 97/44668; Hua 등., (1998)Clin. Chemistry 44:2094).Secondary biomarkers can optionally be used to confirm probable false positives in (Glc) 4 assays. Examples of secondary biomarkers include long chain oligosaccharides (described above) found in the body fluids of Pompe disease patients. Other possible secondary biomarkers include LAMP-1 and LAMP-2 markers (Meikle et al., (1997) Clin. Chem. 43 : 1325 and WO 97/44668; Hua et al., (1998) Clin. Chemistry 44 : 2094).

바람직한 구현예에서, 전술한 방법들이 피험체들에서 리소솜 축적병 (예를 들어, 당원축적병들) 또는 뒤시엔느 근육 이영양증, 더욱 바람직하게는, 당원축적병들 (GSD-Ⅰ제외), 더더욱 바람직하게는 GSD-Ⅱ (폼페병), GSD-Ⅲ 또는 GSD-Ⅳ를스크린하기 위하여 수행될 수 있다. 가장 바람직한 구현예에서, 본 발명의 방법은 피험체에서 폼페병 (GSD-Ⅱ)을 스크린하는 데에 이용될 수 있다.In a preferred embodiment, the methods described above are lysosomal accumulators (eg, glycoaccumulants) or Duchenne muscular dystrophy, more preferably, glycogen accumulators (except GSD-I), Even more preferably, to screen for GSD-II (Pompe disease), GSD-III or GSD-IV. In the most preferred embodiment, the methods of the present invention can be used to screen Pompe disease (GSD-II) in a subject.

당업계에 공지된 다수의 리소솜 축적병들이 존재한다. 리소솜 축적병의 예는, 이에 제한되는 것은 아니지만, GM1 강글리오시드 축적증 (gangliosidosis), 테이삭스병 (Tay-Sachs disease), GM2 강글리오시드 축적증 (AB 변이체), 산드호프 (Sandhoff) 병, 파브리 (Fabry) 병, 가우셔 (Gaucher) 병, 이염성 백질이영양증 (metachromatic leukodystrophy), 크라베 (Krabbe) 병, 님만-픽 (Niemann-Pick) 병 (A-D 형), 파버 (Farber) 병, 울만 (Wolman) 병, 헐러 증후군 (Hurler Syndrome) (MPS Ⅲ), 쉐이에 (Scheie) 증후군 (MPS IS), 헐러-쉐이에 (Hurler-Scheie) 증후군 (MPS IH/S), 헌터 (Hunter) 증후군 (MPS Ⅱ), 산필리포 (Sanfilippo) A 증후군 (MPS ⅢA), 산필리포 B 증후군 (MPS ⅢB), 산필리포 C 증후군 (MPS ⅢC), 산필리포 D 증후군 (MPS ⅢD), 모르퀴오 (Morquio) A 병 (MPS ⅣA), 모르퀴오 B 병 (MPS ⅣB), 마로토-라미 (Maroteaux-Lamy) 병 (MPS Ⅵ), 슬라이 (Sly) 증후군 (MPS Ⅶ), α-만노오즈 축적증 (mannosidosis), β-만노오즈 축적증, 푸코시드 축적증 (fucosidosis), 아스파르틸글루코사미뉴리아 (aspartylglucosaminuria), 시알산증 (sialidosis) (뮤코리피드증 Ⅰ(mucolipidosis Ⅰ)) , 갈락토시알산증 (galactosialidosis) (골드버그 (Goldberg) 증후군), 쉰들러 (Schindler) 병, 뮤코리피드증 Ⅱ (I-세포 병), 뮤코리피드증 Ⅲ (가성-헐러 다발성이영양증 (pseudo-hurler polydystrophy)), 시스틴 축적증 (cystinosis), 살라 (Salla) 병, 유아성 시알산 축적 질병 (infantile sialic acid storage disease), 바텐 (Batten) 질병(유년성 신경 지방 갈색소증 (juvenile neronal ceroid lipofuscinosis), 유아성 (infantile) 신경 지방 갈색소증, 뮤코리피드증 Ⅳ, 및 프로사포신 (prosaposin)을 포함한다.There are a number of lysosomal accumulators known in the art. Examples of lysosomal accumulators include, but are not limited to, GM1 gangliosidosis, Tay-Sachs disease, GM2 ganglioside accumulation (AB variant), Sandhoff Disease, Fabry disease, Gaucher disease, metachromatic leukodystrophy, Krabbe disease, Niemann-Pick disease (AD type), Faber Disease, Wolfman's disease, Hurler Syndrome (MPS III), Schieer's syndrome (MPS IS), Hurler-Scheie syndrome (MPS IH / S), Hunter ) Syndrome (MPS II), Sanfilippo A syndrome (MPS IIIA), San Filippo B syndrome (MPS IIIB), San Filippo C syndrome (MPS IIIC), San Filippo D syndrome (MPS IIID), Morquio ) A disease (MPS IVA), Morquio B disease (MPS IVB), Marotoaux-Lamy disease (MPS VI), Sly syndrome (MPS,), α-mannosidosis ), β-only Oz accumulation, fucosidosis, aspartylglucosaminuria, sialidosis (mucolipidosis I), galactosialidosis (goldberg ( Goldberg syndrome), Schindler disease, Mucolipidosis II (I-cell disease), Mucolipidosis III (pseudo-hurler polydystrophy), cystinosis, Sala (Salla) disease, infantile sialic acid storage disease, Batten disease (juvenile neronal ceroid lipofuscinosis, infantile neurofatty brown microsis, mucori Feedosis IV, and prosaposin.

본 발명에 따른 리소솜 축적병과 관련된 효소 결핍은, 이에 제한되는 것은 아니지만, β-갈락토시다아제 (galactosidase), β-헥소오즈아미니다아제 (hexosaminidase) A, β-헥소오즈아미니다아제 B, GM2활성인자 (activator) 단백질, 글루코세레브로시다아제 (glucocerebrosidase), 아릴술파타아제 (arylsulfatase) A, 갈락토실세라미다아제 (galactosylceramidase), 산 스핑고미엘리나아제 (sphingomyelinase), 산 세라미다아제 (ceramidase), 산 리파아제 (lipase), α-L-이루로니다아제 (iduronidase), 이두론산 술파타아제 (sulfatase), 헤파란 (heparan) N-술파타아제, α-N-아세틸글루코사미니다아제 (acetylglucosaminidase) 아세틸-CoA, 글루코사미나이드 (glucosaminide) 아세틸트랜스퍼라아제 (acetyltransferase), N-아세틸글루코사민-6-술파타아제, 아릴술파타아제 B, β-글루쿠로니다아제 (glucuronidase), α-만노시다아제, β-만노시다아제, α-L-푸코시다아제 (fucosidase), N-아스파르틸-β-글루코사미니다아제, α-뉴라미니다아제 (neuraminidase), 리소솜 보호 단백질, α-N-아세틸-갈락토사미니다아제 (galactosaminidase), N-아세틸글루코사민-1-포스포트랜스퍼라아제, 시스테인 수송 단백질, 시알산 수송 단백질, CNL3 유전자 산물, 팔미토일-단백질 티오에스터라아제 (thioesterase), 사포신 (saposin) A, 사포신 B, 사포신 C, 또는 사포신 D의 결핍을 포함한다.Enzyme deficiencies associated with lysosomal accumulation according to the present invention include, but are not limited to, β-galactosidase, β-hexosaminidase A, β-hexoazinidase B, GM 2 activator protein, glucocerebrosidase, arylsulfatase A, galactosylceramidase, acid sphingomyelinase, acid ceramidase (ceramidase), acid lipase, α-L-iruronidase, idouronic acid sulfatase, heparan N-sulfatase, α-N-acetylglucosaminida Acetylglucosaminidase acetyl-CoA, glucosaminide acetyltransferase, N-acetylglucosamine-6-sulfatase, arylsulfatase B, β-glucuronidase, α-mannosidase, β-manno Sidase, α-L-fucosidase, N-aspartyl-β-glucosaminidase, α-neuraminidase, lysosomal protective protein, α-N-acetyl-galacto Saminidases (galactosaminidase), N-acetylglucosamine-1-phosphortransferase, cysteine transport protein, sialic acid transport protein, CNL3 gene product, palmitoyl-protein thioesterase, saposin Deficiency of A, saposin B, saposin C, or saposin D.

수 많은 당원축적병들이 알려져 있으며, 이에 대해서는, Y.T. Chen & A. Burchell, Glycogen storage diseases. In: C.R. Scriver 등. (Eds.). The metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, 7th ed. New York: McGraw-Hill. 1995, pp. 935-965를 참조할 수 있다. 당원축적병들의 예는, 이에 제한되는 것은 아니지만, Ⅰa 형 GSD (폰 기에르케 (von Gierke) 질병), Ⅰb 형 GSD, Ⅰc 형 GSD, Ⅰd 형 GSD, Ⅱ 형 GSD (폼페병 또는 유아성 Ⅱ 형 GSD를 포함), Ⅲa 형 GSD, Ⅲb 형 GSD, Ⅳ 형 GSD, Ⅴ 형 GSD (맥아들 (McArdle) 질병), Ⅵ형 GSD, Ⅶ 형 GSD, 글리코겐 신타제 (glycogen synthase) 결핍증, 신장 판코니 (Fanconi) 증후군을 갖는 간 글리코겐 합성, 포스포글루코이소머라아제 (phosphoglucoisomerase) 결핍증, 근육 포스포글리세레이트 (phosphoglycerate) 키나아제 결핍증, 포스포글리세레이트 뮤타아제 (mutase) 결핍증, 및 젖산 탈수소화효소 (lactate dehydrogenase) 결핍증을 포함한다.Numerous sugar accumulators are known and are described in Y.T. Chen & A. Burchell, Glycogen storage diseases. In: C.R. Scriver etc. (Eds.). The metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, 7th ed. New York: McGraw-Hill. 1995, pp. See 935-965. Examples of glycemic accumulation diseases include, but are not limited to, type Ia GSD (von Gierke disease), type Ib GSD, type Ic GSD, type Id GSD, type II GSD (Pompe disease or infantile type II). GSD), Type IIIa GSD, Type IIIb GSD, Type IV GSD, Type V GSD (McArdle disease), Type VI GSD, Type VII GSD, Glycogen synthase deficiency, Renal Fanconi ( Liver glycogen synthesis with Fanconi syndrome, phosphoglucoisomerase deficiency, muscle phosphoglycerate kinase deficiency, phosphoglycerate mutease deficiency, and lactate dehydrogenase ) Deficiency.

당원축적병들과 관련된 효소 결핍들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 글루코오즈 6-포스파타아제, 리소솜 산 α글루코시다아제, 글리코겐 가지제거 (debranching) 효소, 가지화 (branching) 효소, 근육 포스포릴라아제 (phosphorylase), 포스포릴라아제 키나아제, 근육 포스포프럭토키나아제 (phosphofructokinase), 글리코겐 신타아제, 포스포글루코이소머라아제 (phosphoglucoisomerase), 근육 포스포글리세레이트 키나아제, 포스포글리세레이트 뮤타아제, 또는 젖산 탈수소화효소의 결핍을 포함한다.Enzyme deficiencies associated with glycogen accumulation diseases include, but are not limited to, glucose 6-phosphatase, lysosomal acid glucosidase, glycogen debranching enzymes, branching enzymes, muscle phospho Phosphaseylase, phosphorylase kinase, muscle phosphofructokinase, glycogen synthase, phosphoglucoisomerase, muscle phosphoglycerate kinase, phosphoglycerate mutase, or Deficiency of lactic acid dehydrogenase.

바람직하게는, 본 발명은 폼페병 (즉, GSD-Ⅱ)의 대사 장애인, 리소솜 산α-글루코시다아제 (GAA) 결핍증을 갖는 피험체들을 검출하는 데에 사용된다.Preferably, the present invention is used to detect subjects with metabolic disorders of Pompe disease (ie GSD-II), lysosomal acid α-glucosidase (GAA) deficiency.

다른 태양으로서, 본 발명은 피험체로부터 얻어진 생물학적 시료 내의 (Glc)4농도를 정량 또는 결정하는 것을 포함하는, 피험체에서 폼페병을 스크리닝하는 방법을 제공한다. 피험체로부터 수집한 생물학적 시료 내의 (Glc)4농도는 기준치 (본 용어는 상기 정의된 바와 같다)와 비교된다. 생물학적 시료 내의 (Glc)4농도가 이러한 기준치 (이는 미리 정해진 값일 수 있다) 이상으로 검출되는 것은 피험체가 폼페병을 앓고 있는 것을 추정적으로 확인시켜 준다.In another aspect, the present invention provides a method for screening Pompe disease in a subject, comprising quantifying or determining (Glc) 4 concentration in a biological sample obtained from the subject. The (Glc) 4 concentration in the biological sample collected from the subject is compared to a baseline (as the term is defined above). Detecting (Glc) 4 concentrations in biological samples above this threshold, which may be a predetermined value, presumably confirms that the subject is suffering from Pompe disease.

일반적으로, 여기에 개시된 방법들은 수의학적 및 의학적 응용이 가능하다. 따라서, 피험체들은 인간 (humans), 유인원 (simians), 개 (canines), 고양이 (felines), 말 (equines), 소 (bovines), 양 (ovines), 염소 (caprines), 돼지 (porcines), 토끼 (lagomorphs), 설치류 (rodents), 조류 (avians) 등일 수 있다. 그러나, 통상적으로, 본 발명에 따른 피험체들은, 예를 들어 신생아 (즉, 출생 시부터 출생 후 약 1 주 사이의), 영아, 어린이, 청소년 또는 어른 피험체들과 같은 인간 피험체가 될 것이다. 이 중에서, 신생아 피험체들이 바람직하다. 여기 사용된 바와 같이 "신생아" 피험체들은, 그러한 용어가 당업계에서 사용되는 바와 같이, 미숙아 (premature infants)를 포함한다.In general, the methods disclosed herein allow for veterinary and medical applications. Thus, subjects may be humans, simians, canines, felines, equines, bovines, sheeps, goats, caprines, porcines, Rabbits (rogomorphs), rodents (rodents), birds (avians) and the like. Typically, however, subjects according to the invention will be human subjects, such as, for example, newborns (ie, between birth and about one week after birth), infant, child, adolescent or adult subjects. Of these, newborn subjects are preferred. As used herein, "neonatal" subjects include premature infants, as such term is used in the art.

피험체들은, 예를 들어 광범위한 스크리닝 어세이 (broad-based screening assay)와 같은 일반 집단 (general population)의 부분일 수도 있다. 다른 한편으로, 피험체들은 상기 서술된 바와 같이 (예를 들어, 당원축적병, 더욱 구체적으로는, GSD-Ⅱ) (Glc)4의 축적에 의하여 특징화되는 대사 질병 (예를 들어, 피험체가 임상적 증상을 갖는 것)을 갖는 것으로 의심되는 것일 수 있다. 다른 특정 구현예에서, 피험체들은 (Glc)4의 축적에 의하여 특징화되는 질병을 갖는 것으로 이미 진단되었을 수도 있다 (예를 들어, 환자의 임상적 상태 또는 치료의 효율성을 모니터하기 위하여). 이러한 구현예에 따르면, 피험체는 당원축적병 (더욱 구체적으로는, GSD-Ⅱ)을 갖는 것으로 진단되었던 것이 바람직하다.Subjects may be part of a general population, such as, for example, a broad-based screening assay. On the other hand, subjects have metabolic diseases characterized by the accumulation of (Glc) 4 as described above (eg, glycogen accumulation disease, more specifically, GSD-II) (eg, Having clinical symptoms). In another particular embodiment, subjects may have already been diagnosed as having a disease characterized by accumulation of (Glc) 4 (eg, to monitor the patient's clinical condition or effectiveness of treatment). According to this embodiment, it is preferred that the subject has been diagnosed with glycogen accumulation disease (more specifically, GSD-II).

여기에 사용된, "생물학적 시료"라는 용어는, 여기에 기재된 질병들 (예를 들어, GSD-Ⅱ, GSD-Ⅲ 및 GSD-Ⅳ와 같은 당원축적병들)에서 (Glc)4의 축적이 검출될 수 있는 임의의 적당한 체액 (body fluid), 세포들, 또는 조직 (배양된 세포들 및 조직들을 포함한다)을 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 생물학적 시료는, 피험체에 대하여 외상이 적고, 광범위한 스크리닝 어세이에 보다 적합한, 상대적으로 비-침습적인 방법들 (즉, 외과적인 방법 또는 생체 검사 (biopsy)를 포함하지 않는 방법들)에 의하여 얻어질 수 있다. 또한 생물학적 시료는 체액 시료인 것이 바람직하다. 체액 시료들의 예로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 혈장, 혈청, 혈액 (제대 혈액 (cord blood)을 포함한다), 뇨, 타액, 양수 등을 포함한다. 이 중에서, 혈액, 혈장, 혈청 및 뇨 시료들이 더욱 바람직하다.As used herein, the term “biological sample” is used to detect the accumulation of (Glc) 4 in the diseases described herein (eg, glycogen accumulation diseases such as GSD-II, GSD-III and GSD-IV). And any suitable body fluid, cells, or tissue that may be included (including cultured cells and tissues). Preferably, the biological sample is relatively non-invasive to the subject and less suitable for a wide range of screening assays (ie, methods that do not include surgical methods or biopsy). Can be obtained by In addition, the biological sample is preferably a body fluid sample. Examples of bodily fluid samples include, but are not limited to, plasma, serum, blood (including cord blood), urine, saliva, amniotic fluid, and the like. Of these, blood, plasma, serum and urine samples are more preferred.

다른 한편으로, 생물학적 시료는, 배양된 세포들 (예를 들어, 섬유아세포) 또는 조직들을 포함하여 세포 또는 조직 시료, 및 세포들 또는 조직들로부터 수집된 조절된 매체(conditioned medium) 또는 유출물 (effusions)일 수 있다. 세포들또는 조직들의 예로는, 근육 (예를 들어, 골격근, 평활근, 심장근 및 횡격막근), 간, 피부, 포피 (foreskin), 배꼽 (umbilical) 세포 또는 조직 등을 포함한다. 이 중에서, 간 및 근육 세포들 및 조직들이 바람직하다.On the other hand, a biological sample may be a cell or tissue sample, including cultured cells (eg, fibroblasts) or tissues, and a conditioned medium or effluent collected from the cells or tissues ( effusions). Examples of cells or tissues include muscle (eg, skeletal muscle, smooth muscle, heart muscle and diaphragmatic muscle), liver, skin, foreskin, umbilical cells or tissue, and the like. Of these, liver and muscle cells and tissues are preferred.

또 다른 한편으로, 생물학적 시료는, 예를 들어, 필터 페이퍼, 면봉, 솜 등의 고체 매개체 상에 제공될 수도 있다. 특정 바람직한 구현예에서, 생물학적 시료는, 예를 들어 신생아 스크리닝 카드 (즉, "구트리 (Guthrie)" 카드) 상의 건조된 혈액 스폿들과 같은, 신생아 피험체로부터의 건조 혈액 시료이다. 더욱 바람직한 예로서, 생물학적 시료는 건조 뇨 시료일 수 있다 (예를 들어, 기저귀의 필터 페이퍼 또는 라이닝 (lining)).Alternatively, the biological sample may be provided on a solid medium such as, for example, filter paper, cotton swabs, cotton or the like. In certain preferred embodiments, the biological sample is a dry blood sample from a newborn subject, such as, for example, dried blood spots on a newborn screening card (ie, a "Guthrie" card). As a more preferred example, the biological sample may be a dry urine sample (eg, filter paper or lining of a diaper).

피험체들은 여기에 기재된 본 발명의 스크리닝 방법들에 의하여 특정 질병 (예를 들어, 폼페병)을 앓고 있는 것으로 추정적으로 확인될 수 있다. 특정 구현예에서, 이러한 피험체들에서의 진단을 확신하기 위하여 추가적이고, 2차적인 진단 테스트가 수행될 것이다. 통상적으로, 그와 같은 2차적 방법론들 (예를 들어, 조직 생체 검사에 대한 효소 분석들)은 여기에 기재된 스크리닝 방법들보다 더 많은 비용과 시간이 소요되며, 침습적이다. 예를 들어, 기준 농도보다 더 높은 (Glc)4수준을 갖는 피험체들은 폼페병을 앓는 것으로 추정적으로 확인될 수 있으며, 이러한 진단을 확신하고, 피험체가 다른 질병 (예를 들어, GSD-Ⅲ)을 앓고 있는지 또는 스크리닝 분석에서 위양성 결과를 내는 건강한 피험체인지를 분석하기 위한 부가적인 진단 테스트를 수행하기 위해서 선택될 수 있다.Subjects may be presumed to be suffering from certain diseases (eg, Pompe disease) by the screening methods of the invention described herein. In certain embodiments, additional, secondary diagnostic tests will be performed to confirm the diagnosis in these subjects. Typically, such secondary methodologies (eg, enzyme assays for tissue biopsies) are more costly, time consuming, and invasive than the screening methods described herein. For example, subjects with a higher (Glc) 4 level than the reference concentration may be presumed to have Pompe disease, convinced of this diagnosis, and the subject has other diseases (eg, GSD-III May be selected to perform additional diagnostic tests to analyze whether the subject is suffering from a) or a healthy subject having a false positive result in the screening assay.

본 발명은, 이러한 용어가 상기 정의된 바와 같이, (Glc)4의 축적에 의하여 특징화되는 질병을 가진 것으로 이전에 양성으로 진단된 피험체의 임상적 경과를 모니터링하는 방법들에서 또 다른 유용성을 찾을 수 있다. 본 연구자들은 질병을 앓는 피험체로부터의 생물학적 시료들 내 (특히, 혈장, 혈액 및 혈청)의 증가된 (Glc)4농도들이 질병을 앓는 피험체의 임상적 상태와 상관관계가 있다는 사실을 발견하였다. 실제로, (Glc)4의 농도는 질병을 앓는 피험체에서 다른 증상으로의 악화 (exacerbation)에 선행하여 증가될 수 있으며, 퇴행 (regression)의 조기 지표로 사용될 수 있다. 따라서, (Glc)4는 치료 효율 및 환자의 임상적 상태의 지표로서 사용될 수 있다.The present invention provides another utility in methods for monitoring the clinical course of a subject previously diagnosed as having a disease characterized by the accumulation of (Glc) 4 as defined above. You can find it. We found that increased (Glc) 4 concentrations in biological samples (especially plasma, blood and serum) from diseased subjects correlated with the clinical condition of the diseased subject. . Indeed, the concentration of (Glc) 4 may be increased prior to exacerbation of other symptoms in a diseased subject and may be used as an early indicator of regression. Thus, (Glc) 4 can be used as an indicator of treatment efficiency and the clinical condition of the patient.

따라서, 본 발명은 (Glc)4의 축적에 의하여 특징화되는 질병을 앓는 피험체의 임상적 상태를 모니터링하는 방법들을 더 포함한다. 바람직하게는, 피험체는 당원축적병, 더욱 바람직하게는 GSD-Ⅱ를 앓는 것으로 이전에 진단된 피험체이다. 피험체의 임상적 상태는, 예를 들어, 효소 치환 요법, 유전자 치료법, 및/또는 식이 요법과 같은 치료 요법의 효율성을 결정하기 위하여 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 만일 생마커의 수준이 현 치료 요법이 효율적이지 않다는 것을 암시한다면, 다른 치료 과정을 개시하도록 결정될 수 있다. 다른 한편으로, 피험체의 상태는 피험체의 치료를 개시해야 할지 또는 재개시해야 할지를 결정하기 위하여 모니터링될 수 있다.Accordingly, the present invention further includes methods of monitoring the clinical condition of a subject having a disease characterized by accumulation of (Glc) 4 . Preferably, the subject is a subject previously diagnosed with a glycogen accumulation disease, more preferably GSD-II. The clinical condition of the subject can be monitored to determine the effectiveness of treatment regimens, such as, for example, enzyme replacement therapy, gene therapy, and / or diet. For example, if the level of biomarker suggests that the current treatment regimen is inefficient, it may be determined to initiate another course of treatment. On the other hand, the subject's condition can be monitored to determine whether to initiate or resume treatment of the subject.

여기에 기재된 본 발명의 스크리닝 방법들은, 생물학적 시료 내 (상기 서술한 바와 같은) (Glc)4의 존재 또는 부존재를 검출하는 (바람직하게는, (Glc)4의 농도를 결정하는) 임의의 적당한 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 방법들의 예로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 크로마토그래피 방법들 (예를 들어, 고성능 액체 크로마토그래피 (high performance liquid chromatography, HPLC)), 면역분석법 (immunoassay) (예를 들어, 면역친화 (immunoaffinity) 크로마토그래피, 면역결정화 (immunoprecipitation), 방사성면역분석법 (radioimmunoassay), 면역형광 분석법 (immunofluorescence assay), 면역세포화학 분석법 (immunocytochemical assay), 면역블럿팅 (immunoblotting), 효소-연결 면역흡착제 분석법 (enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA) 등), 액체 크로마토그래피-질량 스펙트로메트리; 기체 크로마토그래피-질량 스펙트로메트리, TOF MS, 탠덤 질량 스펙트로메트리 (tandem mass spectrometry, TMS) 및 이러한 질량 스펙트로메트리 기술들과 면역정제법 (immunopurification)과의 조합들을 포함한다.The screening methods of the present invention described herein can be any suitable method for detecting the presence or absence of (Glc) 4 (preferably as described above) in a biological sample (preferably determining the concentration of (Glc) 4 ). Can be performed using. Examples of such methods include, but are not limited to, chromatographic methods (eg, high performance liquid chromatography, HPLC), immunoassays (eg, immunoaffinity). Chromatography, immunoprecipitation, radioimmunoassay, immunofluorescence assay, immunocytochemical assay, immunoblotting, enzyme-linked immunosorbent assay immunosorbent assay, ELISA) and the like, liquid chromatography-mass spectrometry; Gas chromatography-mass spectrometry, TOF MS, tandem mass spectrometry (TMS) and combinations of these mass spectrometry techniques with immunopurification.

바람직한 방법들은 간단하며, 신속, 정확하고, 상대적으로 비침습적 (예를 들어, 외과적이 아닌)이며, 민감하고, 바람직하게는 (Glc)4이외의 분자들로부터의 간섭 신호들을 최소화한다. 신생아 스크리닝의 방법으로 사용되는 경우에는, 상기 방법들이 기존의 스크리닝 분석법들과 양립 가능하고, 자동화 및 시료의 고효율 (high throughput) 스크리닝이 가능한 것이 더욱 바람직하다.Preferred methods are simple, rapid, accurate, relatively non-invasive (eg, non-surgical), sensitive, and preferably minimize interference signals from molecules other than (Glc) 4 . When used as a method of neonatal screening, it is more desirable that the methods are compatible with existing screening assays, and that automation and high throughput screening of samples are possible.

이 방법들은 전적으로 수동적일 수 있고, 다른 한편으로 바람직하게는, 부분적 또는 전적으로 자동화될 수 있다. 많은 수의 시료들을 평가하기 위한 스크리닝프로그램들 (예를 들어, 신생아 스크리닝 프로그램들)은 일반적으로 시료의 고효율 처리를 용이하게 하기 위하여 최소한 부분적으로 자동화된다. 통상적으로, 예를 들어, 데이터는 자동화 시스템을 사용하여 수집되고 분석된다. 다른 바람직한 고효율 처리 방법들에 의해 스폿팅된 생물학적 시료 (예를 들어, 혈액, 혈장, 혈청, 뇨 등) 배열들 또는 미세-배열들은 동시에 분석될 수 있다. 그와 같은 배열들 또는 미세배열들은 약 10, 50, 100, 200, 300, 500, 800, 1000, 2000, 5000 개 또는 그 이상의 시료들을 포함할 수 있다.These methods may be wholly passive and, on the other hand, preferably, partially or wholly automated. Screening programs (eg, neonatal screening programs) for evaluating a large number of samples are generally at least partially automated to facilitate high efficiency processing of the sample. Typically, for example, data is collected and analyzed using an automated system. Biological sample (eg, blood, plasma, serum, urine, etc.) arrays or micro-arrays spotted by other preferred high efficiency treatment methods can be analyzed simultaneously. Such arrangements or microarrays may include about 10, 50, 100, 200, 300, 500, 800, 1000, 2000, 5000 or more samples.

HPLC, TOF MS, 탠덤 질량 스펙트로메트리 (TMS)를 이용한 방법들이 바람직하며, TMS를 이용하는 방법이 가장 바람직하다.Methods using HPLC, TOF MS, tandem mass spectrometry (TMS) are preferred, and methods using TMS are most preferred.

생물학적 시료들 내의 (Glc)4및 다른 글리칸들의 분석을 위한 바람직한 HPLC 방법은 C18 역상 (reversed-phase) 컬럼을 이용한다. 이러한 방법에 따르면, 모노머 (글루코오즈) 내지 헵타머 (말토헵타오즈 (maltoheptaose)) 표준물들의 기저선 (baseline) 분리는 파라-아미노-벤조산 (PABA)의 유도체를 사용하여 자외선 검출기로 304 nm의 파장에서 모니터링함으로써 용이하게 달성될 수 있다.A preferred HPLC method for the analysis of (Glc) 4 and other glycans in biological samples uses a C18 reversed-phase column. According to this method, the baseline separation of monomer (glucose) to heptamer (maltoheptaose) standards was carried out using a derivative of para-amino-benzoic acid (PABA) with a wavelength of 304 nm. It can be easily achieved by monitoring at.

TMS를 사용하여 생물학적 시료들 내의 (Glc)4및 다른 글리칸들을 정량 또는 결정하는 바람직한 방법들은 아래에 더욱 상세하게 서술되어 있다.Preferred methods of quantifying or determining (Glc) 4 and other glycans in biological samples using TMS are described in more detail below.

(Glc)4분석물의 농도가 검출 기술의 한계에 대하여 상대적으로 낮은 생물학적 시료들에 대해서는, 시료 내에서 (Glc)4를 검출 (다른 한편으로는, 정량)하는 단계 이전에 농축 단계를 이용하는 것이 바람직하다. 예시적이고, 바람직한 농축 기술의 예로서, 면역친화 방법들이 검출/정량 단계 이전에 시료 내에서 (Glc)4의 농도를 증가시키기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 자화된 비드들 (magnetized beads)에 접합된 (conjugated) (Glc)4를 특이적으로 인식하는 항체를 사용하여 면역결정화가 수행될 수 있다. 특이적인 항-(Glc)4항체들은 당업계에 공지되어 있다 (예를 들어, Zopf 등., (1982)J. Immunological Methods 18:109; Lundblad 등., (1984)J. Immunological Methods 68:217; Lundblad 등., (1984)J. Immunological Methods 68:227). 크기 배제 크로마토그래피 (size exclusion chromatography) 또한 시료 내에서 (Glc)4를 농축시키는데 사용될 수 있다.For biological samples in which the concentration of the (Glc) 4 analyte is relatively low to the limits of the detection technique, it is desirable to use a concentration step prior to the step of detecting (and, on the other hand) (Glc) 4 in the sample. Do. As an example of an exemplary, preferred enrichment technique, immunoaffinity methods can be used to increase the concentration of (Glc) 4 in the sample prior to the detection / quantification step. For example, immunocrystallization can be performed using an antibody that specifically recognizes (Glc) 4 conjugated to magnetized beads. Specific anti- (Glc) 4 antibodies are known in the art (eg, Zopf et al., (1982) J. Immunological Methods 18 : 109; Lundblad et al., (1984) J. Immunological Methods 68 : 217 Lundblad et al., (1984) J. Immunological Methods 68 : 227). Size exclusion chromatography can also be used to concentrate (Glc) 4 in the sample.

이러한 농축 방법들은 또한 오염물 또는 간섭 물질들로부터 (Glc)4분석물을 분리하는 데에도 사용될 수 있다.These concentration methods can also be used to separate (Glc) 4 analytes from contaminants or interferences.

본 발명의 다른 태양은 (Glc)4를 특이적으로 인식하고 이에 결합하는 항체에 관한 것이다. 여기에 사용된 "항체"라는 용어는 IgG, IgM, IgA, IgD, 및 IgE를 포함하는 모든 타입의 면역글로불린을 포함하는 것을 의미한다. 이들 중에서, IgM 및 IgG가 특히 바람직하다. 항체들은 모노클로날 또는 폴리클로날일 수 있으며, (예를 들어) 생쥐, 랫트, 토끼, 말, 또는 인간을 포함하는 임의의 종에 기원을 둔 것일 수 있으며, 또는 키메릭 (chimeric) 항체들일 수 있다. 예를 들어, M. Walker 등., Molec. Immunol. 26, 403-11 (1989)을 참조할 수 있다. 항체들은 Reading의 U.S. Patent No. 4,474,893, 또는 Cabilly 등의, U.S. Patent No. 4,816,567에 개시된방법들에 따라 제조된 재조합 모노클로날 항체들일 수 있다. 항체들은 또한 SegAl 등., U.S. Patent No. 4,676,980에 개시된 방법에 따라 제조된 특이적 항체들에 의하여 화학적으로 구성될 수도 있다.Another aspect of the invention relates to an antibody that specifically recognizes and binds to (Glc) 4 . The term "antibody" as used herein is meant to include all types of immunoglobulins, including IgG, IgM, IgA, IgD, and IgE. Among them, IgM and IgG are particularly preferred. The antibodies can be monoclonal or polyclonal, can be of any species, including (eg) mouse, rat, rabbit, horse, or human, or can be chimeric antibodies. have. For example, M. Walker et al., Molec. Immunol. 26, 403-11 (1989). Antibodies are described in US Patent No. 4,474,893, or US Patent No. Recombinant monoclonal antibodies prepared according to the methods disclosed in 4,816,567. Antibodies are also described in SegAl et al., US Pat. It may also be chemically constructed by specific antibodies prepared according to the methods disclosed in 4,676,980.

(Glc)4에 대한 특이적 결합 부위들을 갖는 항체 단편들이 또한 제조될 수 있다. 예를 들어, 그와 같은 단편들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 항체 분자의 펩신 분해에 의하여 제조될 수 있는 F(ab')2단편들 및 F(ab')2단편들의 이황화 (disulfide) 브릿지를 환원시킴으로써 제조될 수 있는 Fab 단편들일 수 있다. 다른 한편으로, Fab 발현 라이브러리들은 원하는 특이성을 갖는 모노클로날 Fab 단편들의 빠르고 쉬운 확인이 가능하도록 구성될 수도 있다 (W. D. Huse 등.,Science 254,1275-1281 (1989)).Antibody fragments with specific binding sites for (Glc) 4 can also be prepared. For example, the fragments, but not, F (ab '), which may be prepared by pepsin breakdown of the antibody molecules 2 fragments and F (ab') disulfide (disulfide) of 2 fragment limited to the bridge, such as those Fab fragments that can be prepared by reducing. On the other hand, Fab expression libraries may be constructed to allow for quick and easy identification of monoclonal Fab fragments with the desired specificity (WD Huse et al., Science 254, 1275-1281 (1989)).

항체의 제조를 위하여, 염소, 토끼, 랫트, 생쥐, 인간 및 다른 것들을 포함하는 다양한 숙주들에 면역원적 특성들(예를 들어, 합텐 (hapten) 또는 옵소닌 (opsonin)에 접합되는 성질)을 갖는 (Glc)4또는 그 유도체를 주사함으로써 면역화시킬 수 있다. 숙주의 종들에 따라서, 다양한 보강제들 (adjuvants)이 면역학적 반응을 증가시키기 위하여 사용될 수 있다. 그와 같은 아주반트들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 프로인트 보강제 (Freund's adjuvants), 알루미늄 히드록시드와 같은 무기 겔들, 및 리소레시틴 (lysolecithin), 플루론 폴리올들 (pluronic polyols), 폴리음이온들 (polyanions), 펩티드들, 오일 에멀젼들, 키홀 림페트 헤모시아닌 (keyhole limpet hemocyanin) 및 디니트로페놀 (dinitrophenol)과 같은표면 활성 물질들 (surface avtive substances)을 포함한다. 인간에게서 사용되는 보강제들 중에서, BCG (bacilli Calmette-Guerin) 및 코리네박테리아 파르붐 (Corynebacterium parvum)이 특히 바람직하다.For the preparation of antibodies, they have immunogenic properties (eg, conjugated to hapten or opsonin) to various hosts, including goats, rabbits, rats, mice, humans and others. Immunization can be achieved by injection (Glc) 4 or a derivative thereof. Depending on the species of the host, various adjuvants can be used to increase the immunological response. Such adjuvants include, but are not limited to, Freund's adjuvants, inorganic gels such as aluminum hydroxide, and lysolecithin, pluronic polyols, polyanions ( surface active substances such as polyanions, peptides, oil emulsions, keyhole limpet hemocyanin and dinitrophenol. Among the adjuvant used in humans, bacilli Calmette-Guerin (BCG) and Corynebacterium parvum are particularly preferred.

(Glc)4에 대한 단일 클론 항체들은 배양시 무한증식성 세포주 (continuous cell lines)에 의하여 항체 분자를 생산하는 임의의 기술을 사용함으로써 제조될 수 있다. 이들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 하이브리도마 (hybridoma) 기술, 인간 B-세포 하이브리도마 기술, 및 EBV-하이브리도마 기술을 포함한다 (Kohler, G. 등. (1975)Nature 256:495-497; Kozbor, D. 등. (1985)J. Immunol. Methods 81:31-42; Cote, R. J.등.(1983)Proc. Natl. Acad. Sci. 80:2026-2030; Cole, S. P. 등. (1984)Mol. Cell Biol. 62:109-120). 간단히 설명하면, 그 과정은 다음과 같다: 동물을 (Glc)4또는 면역원성 유도체 또는 (예를 들어, 합텐 또는 옵소닌에 접합된) 그 접합체로 면역화한다. 다음으로 면역화된 동물로부터 림프 세포 (예를 들어, 지라 (splenic) 림프구들)를 얻어서, 불멸성 (immortalized) 세포들 (예를 들어, 미엘로마 (myeloma) 또는 헤테로미엘로마 (heteromyeloma))과 융합시켜 혼성 세포들을 제조한다. 혼성 세포들을 스크리닝하여 원하는 항체를 생산하는 혼성 세포들을 확인한다.Monoclonal antibodies against (Glc) 4 can be prepared by using any technique to produce antibody molecules by continuous cell lines in culture. These include, but are not limited to, hybridoma technology, human B-cell hybridoma technology, and EBV-hybridoma technology (Kohler, G. et al. (1975) Nature 256 : 495-. 497; Kozbor, D. et al. (1985) J. Immunol. Methods 81 : 31-42; Cote, RJ et al. (1983) Proc. Natl. Acad. Sci. 80 : 2026-2030; Cole, SP et al. 1984) Mol. Cell Biol. 62 : 109-120). In brief, the process is as follows: The animal is immunized with (Glc) 4 or an immunogenic derivative or conjugate thereof (eg conjugated to hapten or opsonin). Next, lymphocytes (e.g., splenic lymphocytes) are obtained from the immunized animal and fused with immortalized cells (e.g., myeloma or heteromyeloma). Mixed cells are prepared. Hybrid cells are screened to identify hybrid cells that produce the desired antibody.

인간 항체를 분비하는 인간 하이브리도마는 Kohler 및 Milstein의 기술에 의하여 제조될 수 있다. 비록 인간 항체들이 인간 치료에 특히 적합하지만, 일반적으로, 인간 단일 클론 항체의 장기간 생산을 위한 안정한 인간-인간 하이브리도마의제조는 어려울 수도 있다. 설치류, 특히 생쥐에서의 하이브리도마 제조는 잘 알려진 방법이며, 따라서, 안정한 쥐과 동물의 하이브리도마들은 선택 특성들을 갖는 항체의 무제한적인 근원을 제공할 수 있다. 인간 항체들에 대한 대체 방법으로서, 생쥐 항체들은 유전 공학 기술에 의하여 키메릭 쥐/인간 항체들로 변환될 수 있다. 이에 대해서는 V. T. Oi 등, Bio Techniques 4(4):214-221 (1986); L. K. Sun 등, Hybridoma 5(1986)을 참조할 수 있다.Human hybridomas secreting human antibodies can be prepared by the techniques of Kohler and Milstein. Although human antibodies are particularly suitable for human treatment, in general, the production of stable human-human hybridomas for long-term production of human monoclonal antibodies may be difficult. Hybridoma production in rodents, especially mice, is a well known method, and thus stable murine hybridomas can provide an unlimited source of antibodies with select properties. As an alternative to human antibodies, mouse antibodies can be converted to chimeric mouse / human antibodies by genetic engineering techniques. See VT Oi et al. , Bio Techniques 4 (4) : 214-221 (1986); LK Sun et al. , Hybridoma 5 (1986).

(Glc)4에 특이적인 단일 클론 항체들은 항-유전형 (anti-idiotypic) (항원결합부위-특이적 (paratope-specific)) 항체들을 제조하는 데에 사용될 수 있다. 이에 대해서는 McNamara 등.,Science 220, 1325-26 (1984), R. C. Kennedy, 등.,Science 232, 220 (1986)을 참조할 수 있다.Monoclonal antibodies specific for (Glc) 4 can be used to prepare anti-idiotypic (antitope-specific) antibodies. See McNamara et al., Science 220 , 1325-26 (1984), RC Kennedy, et al., Science 232 , 220 (1986).

부가하여, "키메릭 항체"를 제조하기 위하여 개발된 기술들, 즉 적당한 항원 특이성 및 생물학적 활성을 가진 분자를 얻기 위하여 생쥐 항체 유전자들을 인간 항체 유전자들에 스플라이싱 (splicing)하는 기술들이 사용될 수 있다 (S. L. Morrison, 등.Proc. Natl. Acad. Sci. 81, 6851-6855 (1984); M. S. Neuberger 등.,Nature 312:604-608 (1984); S. Takeda, S. 등.,Nature 314:452-454 (1985)). 다른 한편으로, 당업계에 공지된 방법들을 사용하여, (Glc)4-특이적 단일 사슬 항체들을 제조하기 위하여, 단일 사슬 항체들의 제조를 위하여 서술된 기술들이 채택될 수도 있다. 연관된 특이성을 갖지만, 구별되는 유전형 조성을 갖는 항체들은 무작위 조합형 면역글로불린 라이브러리 (random combinatorialimmunoglobulin libraries)로부터 사슬 셔플링 (shuffling)에 의하여 제조될 수도 있다 (D. R. Burton,Proc. Natl. Acad. Sci. 88,11120-3 (1991)).In addition, techniques developed to produce “chimeric antibodies” may be used, ie, techniques for splicing mouse antibody genes to human antibody genes to obtain molecules with adequate antigen specificity and biological activity. (SL Morrison, et al. Proc. Natl. Acad. Sci. 81 , 6851-6855 (1984); MS Neuberger et al., Nature 312 : 604-608 (1984); S. Takeda, S. et al., Nature 314 ). : 452-454 (1985)). On the other hand, the techniques described for the preparation of single chain antibodies may be employed to prepare (Glc) 4 -specific single chain antibodies using methods known in the art. Antibodies with associated specificities, but with distinct genotyping compositions, may also be prepared by chain shuffling from random combinatorialimmunoglobulin libraries (DR Burton, Proc. Natl. Acad. Sci. 88, 11120). -3 (1991)).

항체들은 문헌에 개시된 바와 같이, 림프구 집단에서 in vivo 생산을 유도하거나, 또는 매우 특이적인 결합 시약들의 면역글로불린 라이브러리 또는 패널들을 스크리닝함으로써 제조할 수도 있다 (R. Orlandi 등.,Proc. Natl. Acad. Sci. 86, 3833-3837 (1989); G. Winter 등.,Nature 349, 293-299 (1991)).Antibodies can also be prepared by inducing in vivo production in lymphocyte populations or by screening immunoglobulin libraries or panels of highly specific binding reagents (R. Orlandi et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 86 , 3833-3837 (1989); G. Winter et al., Nature 349 , 293-299 (1991)).

신생아 스크리닝Newborn screening

여기에 기재된 방법들은 조기 치료를 가능하게 하기 위하여 신생아 시기에 질병을 앓고 있는 개체들을 확인하는 신생아 스크리닝 프로그램의 일부로서 바람직하게 이용될 수 있다. 많은 신생아 스크리닝 프로그램들은 발 뒤꿈치로부터 얻은 혈액을 신생아 스크리닝 카드 (예를 들어, 면-섬유 필터 페이퍼) 상에 흡수시키는 독특한 표본 수집 방식에 의존한다. 페닐케톤뇨증 (phenylketouria, PKA)를 야기하는 페닐알라닌 히드록실라아제 (phenylalanine hydroxylase) 결핍, 및 단풍시럽뇨병 (maple syrup urine disease, MSUD)을 야기하는 곁사슬 케토산 데히드로게나아제 (branched-chain ketoacid dehydrogenase) 결핍과 같은 아미노산 대사의 결함에 의하여 야기되는 사망율 (mortality)과 이환율 (morbidity) 증가는 이러한 건조 신생아 혈반에서의 상승된 아미노산 수준에 대한 간단한 생화학적 테스트의 개발로 인하여 회피할 수 있다.The methods described herein may be preferably used as part of a neonatal screening program that identifies individuals suffering from disease at neonatal period to enable early treatment. Many neonatal screening programs rely on a unique sample collection method that absorbs blood from the heel onto a neonatal screening card (eg, cotton-fiber filter paper). Phenylalanine hydroxylase deficiency causing phenylketouria (PKA), and branched-chain ketoacid dehydrogenase causing maple syrup urine disease (MSUD) Increased mortality and morbidity caused by deficiencies in amino acid metabolism such as deficiency can be avoided due to the development of simple biochemical tests for elevated amino acid levels in these dry neonatal blood spots.

여기에 기재된 스크리닝 방법들은 더 나아가, 예를 들어, 신생아 스크리닝 카드 상의 신생아 혈액 시료들 또는 건조 혈반들에 대한 다른 신생아 스크리닝 분석법들과 동시에 또는 병행하여 (즉, 동일한 시료이지만 동일한 분석법일 필요는 없는) 유리하게 수행될 수도 있다.The screening methods described herein further may, for example, simultaneously or in parallel with other neonatal screening assays for neonatal blood samples or dry blood spots on a neonatal screening card (ie, the same sample but need not be the same assay). It may be advantageously performed.

신생아 스크리닝 카드는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 면, 셀룰로오즈, 아세테이트, 및 그 조합을 포함하는 임의의 적당한 천연 재료 또는 합성 재료로 이루어질 수 있다.The neonatal screening card may be comprised of any suitable natural or synthetic material, including but not limited to cotton, cellulose, acetate, and combinations thereof.

다른 한편으로, 신생아 스크리닝 프로그램은 전술한 바와 같이, 임의의 다른 생물학적 시료 내에서 (Glc)4를 측정하는 것에 기초를 둘 수도 있다. 예를 들어, (Glc)4는 혈액 (예를 들어, 제대 혈액 (cord blood)), 혈장, 혈청, 또는 뇨에서 측정될 수도 있다. 특정 구현예들에서, 뇨는 기저귀 재료로부터 추출될 수도 있다.On the other hand, the neonatal screening program may be based on measuring (Glc) 4 in any other biological sample, as described above. For example, (Glc) 4 may be measured in blood (eg cord blood), plasma, serum, or urine. In certain embodiments, urine may be extracted from the diaper material.

따라서, 본 발명의 다른 태양은, 신생아 피험체로부터 수집한 생물학적 시료 내에서 (Glc)4의 농도를 정량 또는 결정하는 단계를 포함하는, 신생아 피험체에서 (전술한 바와 같이) (Glc)4의 축적에 의하여 특징화되는 질병을 스크리닝하는 방법이며, 생물학적 시료 내에서 참조 농도 이상으로 (Glc)4가 검출되면 신생아 피험체가 질병을 앓는 것으로 확인된다.Accordingly, another aspect of the invention, a newborn in a biological sample collected from piheom body (Glc) comprises the step of quantitatively or determine the four concentrations of, in a newborn a subject (as described above) of (Glc) 4 A method of screening for diseases characterized by accumulation, and when (Glc) 4 is detected above a reference concentration in a biological sample, it is confirmed that the newborn subject suffers from the disease.

신생아 피험체에서 폼페병을 스크리닝하는 바람직한 방법은, 신생아 피험체로부터 수집한 혈액 시료 내에서 (Glc)4의 농도를 정량 또는 결정하는 단계를 포함하는데, 생물학적 시료 내에서 기준치 이상으로 (Glc)4가 검출되면 신생아 피험체가 폼페병을 앓는 것으로 확인된다. 바람직하게는, 혈액 시료는 신생아 스크리닝 카드로부터 수집된다. 전술한 바와 같이, 이러한 방법은 GSD-Ⅲ 및 다른 당원축적병들과 같은 다른 질병들을 앓는 신생아 피험체들을 확인할 수도 있다. 본 발명의 방법들의 이러한 특징은 이러한 스크리닝 방법론들의 응용을 손상시키는 것은 아니며, 실제로, 유익한 잇점으로 고려될 수 있다. 다른 한편으로, 예를 들어, 뇨 (예를 들어, 기저귀 재료 조각에서 수집된)와 같은 신생아 피험체로부터의 다른 생물학적 시료들이 이용될 수도 있다.A preferred method of screening for Pompe disease in newborns a subject is a newborn in a blood sample collected from piheom body (Glc), the reference value or more in a biological sample comprises the step of quantitatively or determine the four levels of (Glc) 4 Is detected, the neonatal subject is confirmed to have Pompe disease. Preferably, the blood sample is collected from a newborn screening card. As mentioned above, this method may identify neonatal subjects suffering from other diseases such as GSD-III and other glycemic diseases. This feature of the methods of the present invention does not impair the application of these screening methodologies and can, in fact, be considered as a beneficial advantage. On the other hand, other biological samples from newborn subjects such as, for example, urine (eg, collected from pieces of diaper material) may be used.

아래에 더욱 상세하게 서술된, 또 다른 바람직한 구현예에서, 탠덤 질량 스펙트로메트리를 포함하는 방법들이, 질병의 존재에 대한 생마커로서 (Glc)4를 이용하는, GSD-Ⅱ (및/또는 다른 당원축적병들)에 대한 신생아 스크리닝 프로그램의 일부분으로서 이용된다.In another preferred embodiment, described in more detail below, methods comprising tandem mass spectrometry use GSD-II (and / or other sugars) using (Glc) 4 as a biomarker for the presence of disease. As part of a neonatal screening program for accumulators).

전술한 바와 같이, 신생아 스크리닝의 방법들이 최소한 부분적으로 (전술한 바와 같이) 자동화되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 시료가 일단 HPLC 컬럼 또는 탠덤 질량 스펙트로미터로 로딩되면, 자동화 시스템을 이용하여 데이터가 입력되고 분석되는 것이 바람직하다.As mentioned above, it is desirable that the methods of neonatal screening be at least partially automated (as described above). For example, once the sample is loaded into an HPLC column or tandem mass spectrometer, it is desirable that data be input and analyzed using an automated system.

탠덤 질량 스펙트로메트리 (TMS)에 기초한 방법들Methods based on tandem mass spectrometry (TMS)

TMS는 여기에 서술된 본 발명의 방법들을 수행하는 데에 바람직한 방법이다. 삼중 사중극자 (triple quadrupole) 질량 스펙트로미터를 이용한 혼합물들의 분석을 위한 TMS의 개념은 Yost 및 Enke에 의한 탠덤 사중극자 질량 스펙트로메트리로부터 비롯되었다 (In: Tandem Mass Spectrometry, F.W. McLafferty (Ed.), Wiley & Sons, New York, (1983), pp. 175-195). 유사한 구조형의 화합물들을 선택적으로검출하기 위하여, 통상적인 생성물 이온으로 단편화되는 분자 종들을 확인하기 위한 전구체 이온 스캔 기능 (precursor ion scan function) 또는 통상적인 단편을 상실하는 이온들을 확인하기 위한 일정 중성자 상실 스캔 기능 (constant neutral loss scan function), 또는 선택된 전구체 및 생성물 이온들만이 검출되는 다중 반응 모니터링 (multiple reaction monitoring)이 이용된다. 정밀 검사 및 분석 이전에 생물학적 기질에 안정한 동위 원소-표지된 유사체들과 같은, 적당한 내부 표준물들을 첨가하는 것은 타겟 분석물들의 정확한 정량을 용이하게 한다.TMS is a preferred method for carrying out the methods of the invention described herein. The concept of TMS for the analysis of mixtures using triple quadrupole mass spectrometers derives from tandem quadrupole mass spectrometry by Yost and Enke (In: Tandem Mass Spectrometry, FW McLafferty (Ed.), Wiley & Sons, New York, (1983), pp. 175-195). To selectively detect compounds of similar structure type, a precursor ion scan function to identify molecular species that are fragmented into conventional product ions or a constant neutron loss scan to identify ions that are missing conventional fragments A constant neutral loss scan function, or multiple reaction monitoring where only selected precursor and product ions are detected is used. Adding appropriate internal standards, such as stable isotope-labeled analogs to biological substrates, prior to overhaul and analysis facilitates accurate quantification of target analytes.

이에 제한되는 것은 아니지만, 삼중 사중극자 질량 스펙트로메트리 및 사중극자와 TOF MS를 조합한 혼성 질량 스펙트로메트리 방법들을 포함하는, 당업계에 공지된 임의의 적당한 TMS 방법이 이용될 수 있다. 이온 트랩들 (ion traps) 및 이온 시클로트론 공명 질량 스펙트로미터들 (ion cyclotron resonance mass spectrometers)이 또한 이용될 수 있다.Any suitable TMS method known in the art can be used, including, but not limited to, triple quadrupole mass spectrometry and hybrid mass spectrometry methods combining quadrupole and TOF MS. Ion traps and ion cyclotron resonance mass spectrometers may also be used.

TMS는 신생아 스크리닝 프로그램들에 특히 적합하다. 아미노산들 및 아실카르니틴들 (acylcarnitines)을 정량할 수 있는 능력 하나만으로도 20 가지 이상의 대사 질병들을 인식할 수 있다. 과거의 합동 연구에서, PKU (Chace 등., (1993)Clin. Chem. 39:66), MSUD (Chace 등., (1995)Clin. Chem. 41:62), 고메티오닌혈증 (hypermethioninemias) (Chace 등., (1996)Clin. Chem. 43:2106), 및 중간-사슬 아실-coA 데히드로게나아제 결핍증 (medium-chain acyl-coA dehydrogenase deficiency) (MCAD) (Chace 등., (1997)Clin. Chem. 43:2106) 모두가 신생아 시기에 TMS에 의하여 신뢰성 있게 검출될 수 있는 것으로 확인되었다 (Sweetman,(1996)Clin. Chem. 42:345 참조). 분석물들은 시료 혼합물이 유동 용매로 주입됨에 따라 비월 스캔 기능 (interlaced scan function)을 이용하는 TMS에 의하여 동시에 정량된다. 96-웰 형태로 시료들을 준비 및 분석하고, 자동화된 컴퓨터 알고리즘을 이용하여 결과들을 해석하는 뱃치 (batch) 방법이 보고되었으며, 이는 하루에 1000개까지의 시료들을 분석할 수 있는 능력을 보여 주었다 (Rashed 등, (1997)Clin. Chem. 43:1129). TMS를 이용한 신생아 스크리닝은 다양한 분야에서 시행되고 있다.TMS is particularly suitable for neonatal screening programs. The ability to quantify amino acids and acylcarnitines alone can recognize more than 20 metabolic diseases. In the past, the joint research, PKU (Chace, etc., (1993) Clin Chem 39: ... 66), MSUD (Chace , etc., (1995) Clin Chem 41: ... 62), and methionine hyperlipidemia (hypermethioninemias) (Chace Et al ., (1996) Clin. Chem. 43 : 2106), and medium-chain acyl-coA dehydrogenase deficiency (MCAD) (Chace et al., (1997) Clin. Chem. 43 : 2106) all have been found to be reliably detected by TMS at neonatal time (see Sweetman, (1996) Clin. Chem. 42 : 345). Analytes are simultaneously quantified by TMS using the interlaced scan function as the sample mixture is injected into the flowing solvent. A batch method of preparing and analyzing samples in 96-well form and interpreting the results using automated computer algorithms has been reported, demonstrating the ability to analyze up to 1000 samples per day ( Rashed et al. , (1997) Clin. Chem. 43 : 1129). Neonatal screening using TMS has been implemented in a variety of fields.

본 발명자들이 인식하는 한도 내에서는, 여기에 기재된 HPLC 및 TMS 연구들은 폼페병을 앓고 있는 피험체들로부터의 혈장 (또는 다른 혈액-유래) 시료들에서 증가된 (Glc)4의 농도를 보고하는 최초의 것이다. 또한 여기에 기재된 사항들은, (Glc)4를 생마커로 사용하여 폼페병을 스크리닝하는 최초의 TMS 프로토콜, 특히, 최초의 그러한 신생아 스크리닝 프로그램이다.To the extent that the inventors recognize, the HPLC and TMS studies described herein are the first to report increased (Glc) 4 concentrations in plasma (or other blood-derived) samples from subjects suffering from Pompe disease. Will. Also described herein is the first TMS protocol for screening Pompe disease using (Glc) 4 as a live marker, in particular the first such neonatal screening program.

따라서, 본 발명은 또한 TMS에 의하여 생물학적 시료 내에서 (Glc)4의 농도를 정량 또는 결정하는 방법을 제공한다. 시료 내의 올리고당들은 분석 이전에 당업계에 공지된 임의의 방법에 의하여, 바람직하게는, 파라-아미노벤조산 (PABA) 유도체들 (예를 들어, 부틸-PABA) 또는 2-아미노아크리돈으로 유도체화될 수 있다. 유도체들의 단편화를 조사하여 TMS에 대한 가장 특이적이고 민감한 스캔 기능을 결정한다. 예를 들어, 본 발명자들은 (Glc)4의 부틸-PABA 유도체들이, 부틸-삼중 사중극자 질량 스펙트로미터를 구비한 일렉트로스프레이 이온화-TMS (electrosprayionization-TMS, ESI-TMS)를 이용한 다중 반응 모니터링에 의하여 m/z 866에서 m/z 509로의 전이를 관찰함으로써 검출될 수 있다는 것을 밝혀 내였다. 당업자라면 다른 유도체화 방법들이 사용될 수 있고, 적당한 스캔 기능들이 이러한 대체 (Glc)4유도체들을 검출하는 데에 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 마찬가지로, ESI에 대한 대체 방법으로서 많은 대체 이온화 방법들이 당업계에 공지되어 있다 (예를 들어, Matrix Assisted Laser Desorption Ionization; MALDI).Accordingly, the present invention also provides a method for quantifying or determining the concentration of (Glc) 4 in a biological sample by TMS. Oligosaccharides in the sample are derivatized by any method known in the art prior to analysis, preferably with para-aminobenzoic acid (PABA) derivatives (eg butyl-PABA) or 2-aminoacridone Can be. Fragmentation of the derivatives is investigated to determine the most specific and sensitive scan function for TMS. For example, we found that butyl-PABA derivatives of (Glc) 4 were subjected to multiple reaction monitoring using electrosprayionization-TMS (ESI-TMS) with butyl-triple quadrupole mass spectrometers. It was found that it can be detected by observing the transition from m / z 866 to m / z 509. Those skilled in the art will appreciate that other derivatization methods can be used and appropriate scan functions can be used to detect such replacement (Glc) 4 derivatives. Likewise, many alternative ionization methods are known in the art as an alternative to ESI (eg, Matrix Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI)).

특정 구현예들에서, 분석물은, 전술한 바와 같이, TMS 분석 이전에 농축된다. (Glc)4는, (Glc)4를 특이적으로 인식하는 항체가 접합된 상자성 비드 (paramagnetic beads)와의 면역결정화 (immunoprecipitation)에 의하여 농축되는 것이 바람직하다. 이후 (Glc)4는 적당한 용매를 사용하여 비드로부터 용출될 수 있다. 통상적으로, 반드시 그러한 것은 아니지만, 농축 단계는 유도체화 이전에 수행된다. 다른 바람직한 구현예들에서, 관심 대상이 되는 다른 분석물들이 동일한 시료로부터 면역정제될 수 있다. 예를 들어, 각각의 비드가 대사 질병의 특징인 다른 분석물에 특이적인 항체들을 담지하고 있는, 그러한 비드들의 혼합 집단이 시료에 가해질 수 있다. 이러한 방식으로, 동일한 시료가 여러 가지의 유전성 대사 질병들을 스크린하는 데에 사용될 수 있다.In certain embodiments, the analyte is concentrated prior to TMS analysis, as described above. (Glc) 4 is preferably concentrated by immunoprecipitation with conjugated paramagnetic beads to which an antibody that specifically recognizes (Glc) 4 is conjugated. (Glc) 4 can then be eluted from the beads using a suitable solvent. Typically, but not necessarily, the concentration step is performed prior to derivatization. In other preferred embodiments, other analytes of interest can be immunopurified from the same sample. For example, a mixed population of such beads may be added to the sample, each of which carries antibodies specific for other analytes that are characteristic of metabolic disease. In this way, the same sample can be used to screen for various hereditary metabolic diseases.

다른 한편으로, (Glc)4는 크기 배제에 기초를 둔 방법들을 이용하여 농축될 수 있다.On the other hand, (Glc) 4 can be concentrated using methods based on size exclusion.

더욱이, 간섭하거나 또는 바람직하지 못한 물질들을 감소시키거나 제거하기위하여 "클린-업 (clean-up)" 또는 전처리 (pretreatment) 단계가 이용될 수도 있다. 예를 들어, 생물학적 시료 내 (Glc)4에 대한 글루코오즈의 비율이 상대적으로 높은 경우에는 (예를 들어, 2:1 또는 그 이상인 경우), TMS에 의한 분석 이전에 시료 내의 글루코오즈 농도를 감소시키는 것이 바람직하다. 시료 내 글루코오즈의 농도는 당업계에 공지된 임의의 방법에 의하여 감소될 수 있다. 한 가지 예로서, 바람직한 방법은, 통상적으로 유도체화 이전에 시료를 효소로 처리하여 글루코오즈를 제거하는 것이다. 예를 들면, 시료는 생물학적 시료로부터 글루코오즈를 감소 또는 제거하기 위하여 글루코오즈 옥시다아제로 처리될 수 있다. 효소에 의한 처리가, 바람직하게는, (Glc)4테트라당을 분해하여서는 아니되며, 또는 분해하더라도 미소량에 그쳐야 한다. 다른 한편으로, 글루코오즈는 분리 (예를 들어, 크로마토그래피) 기술들을 이용하여 (Glc)4테트라당으로부터 분리될 수 있으며, 이는 일반적으로 유도체화 단계에 이어서 수행된다. 이를 설명하면, 유도체화 단계 이후에, 유도체화된 글루코오즈는 액상 크로마토그래피 (예를 들어, 역상)를 이용하여 유도체화된 (Glc)4로부터 분리될 수 있다.Moreover, a "clean-up" or pretreatment step may be used to reduce or eliminate interfering or undesirable materials. For example, if the ratio of glucose to (Glc) 4 in the biological sample is relatively high (e.g., 2: 1 or higher), then reduce the glucose concentration in the sample prior to analysis by TMS. It is preferable to make it. The concentration of glucose in the sample can be reduced by any method known in the art. As one example, a preferred method is to remove glucose, typically by treating the sample with an enzyme prior to derivatization. For example, the sample can be treated with glucose oxidase to reduce or eliminate glucose from the biological sample. The treatment with the enzyme should preferably not decompose (Glc) 4 tetrasaccharides, or should be in small amounts even when degraded. On the other hand, glucose can be separated from (Glc) 4 tetrasaccharides using separation (eg chromatographic) techniques, which is generally performed following the derivatization step. To illustrate this, after the derivatization step, the derivatized glucose can be separated from the derivatized (Glc) 4 using liquid phase chromatography (eg reverse phase).

표준물이 분석물과 동일한 조건 하에 놓이도록 하기 위하여, 조작 이전에 내부 표준물 (internal standard)이 일반적으로 시료에 가해진다. 임의의 적당한 내부 표준물이 사용될 수 있다. (실시예에서 서술된 바와 같이) +6 Da의 질량 이동을 제공하기 위하여 글루코오즈 잔기들 중의 하나가 [U-13C] 표지된 글루코오즈에 의하여 치환된 (Glc)4동족체들이 적당하고 바람직하다. 내부 표준물은 기지의 양 만큼 시료에 가해진다. 시료 내의 (Glc)4와 내부 표준물에 의하여 발생된 신호들의 비율에 따라 보정곡선 (calibration curve)을 이용하여 시료 내 (Glc)4의 출발량을 결정할 수 있다. 보정곡선은 고정된 동일한 양의 내부 표준물을 이용하여 여러가지 기지의, (Glc)4표준물 농도들에 대해 얻은 신호 비율 (내부 표준물에 대한 (Glc)4의 신호 비율)의 그래프 (plot)이다.In order to ensure that the standard is placed under the same conditions as the analyte, an internal standard is generally applied to the sample prior to manipulation. Any suitable internal standard can be used. (Glc) 4 homologues in which one of the glucose residues is substituted by [U- 13 C] labeled glucose to provide a mass transfer of +6 Da (as described in the Examples) is suitable and preferred. . Internal standards are applied to the sample in known amounts. The starting amount of (Glc) 4 in the sample can be determined using a calibration curve depending on the ratio of the signals generated by the (Glc) 4 and the internal standard in the sample. The calibration curve plots the signal ratio (signal ratio of (Glc) 4 to internal standard) obtained for various known, (Glc) 4 standard concentrations using a fixed amount of internal standard. to be.

다른 바람직한 내부 표준물은 중수소 표지된 글루코오즈 테트라머이다.Another preferred internal standard is deuterium labeled glucose tetramer.

생물학적 시료에서 (Glc)4를 정량 또는 결정하기 위한 본 발명의 바람직한 방법은: (1) 생물학적 시료를 수집하는 단계; (2) 기지량의 적당한, 안정한 동위원소-표지된 표준물을 가하는 단계; (3) 선택적으로, 시료 내의 (Glc)4를 자화된 비드와의 면역결정화법에 의하여 농축하고, 적당한 용매를 이용하여 비드로부터 용출시키는 단계; (4) 글리칸들을, 예를 들어 부틸-PABA 또는 2-아미노아크리돈으로 유도체화 하는 단계; 및 (5) TMS를 이용하여 (Glc)4를 정량하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 전술한 바와 같이, 간섭하는 글루코오즈 신호들은 단계 (4) 이전의 효소적 처리 또는 단계 (5) 이전의 크로마토그래피 방법에 의하여 감소될 수 있다.Preferred methods of the invention for quantifying or determining (Glc) 4 in a biological sample include: (1) collecting a biological sample; (2) adding a known amount of a suitable, stable isotope-labeled standard; (3) optionally, concentrating (Glc) 4 in the sample by immunocrystallization with magnetized beads and eluting from the beads using a suitable solvent; (4) derivatizing glycans, for example with butyl-PABA or 2-aminoacridone; And (5) quantifying (Glc) 4 using TMS. Optionally, as described above, interfering glucose signals can be reduced by enzymatic treatment before step (4) or by chromatographic methods before step (5).

바람직하게는, [U-13C] 표지된 글루코오즈 테트라머가 TMS 분석에 대한 내부 표준물로서 사용된다.Preferably, [U- 13 C] labeled glucose tetramers are used as internal standard for TMS analysis.

전술한 방법은, 전술한 본 발명의 스크리닝 및 모니터링 방법들의 바람직한구현예들에서 이용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 그러한 방법들은 부분적으로 또는 전적으로 자동화되는 것이 바람직하다.The aforementioned method can be used in the preferred embodiments of the screening and monitoring methods of the present invention described above. As mentioned above, such methods are preferably partially or wholly automated.

TMS에 기초하는 방법들은 신생아 스크리닝 카드들로부터의 건조 혈반들에서 (Glc)4를 정량하거나 또는 결정하기에 특히 적합하다. 이러한 구현예에 따르면, 상기 방법은 적당한 용매 (예를 들어, 수성 용매 또는 수성/유기 혼합물)를 이용하여 건조 혈반으로부터 올리고당들을 추출하는 단계를 더 포함한다. 다른 한편으로, TMS는 (예를 들어, 필터 페이퍼 또는 기저귀 재료 상의) 건조 뇨 시료에서 (Glc)4를 정량하거나 그 존재를 결정하는 데에 이용될 수도 있다.Methods based on TMS are particularly suitable for quantifying or determining (Glc) 4 in dry blood spots from neonatal screening cards. According to this embodiment, the method further comprises extracting oligosaccharides from the dry blood spot using a suitable solvent (eg, an aqueous solvent or an aqueous / organic mixture). On the other hand, TMS may be used to quantify or determine the presence of (Glc) 4 in dry urine samples (eg, on filter paper or diaper material).

따라서, 특히 바람직한 구현예로서, 본 발명은: (1) 혈액 시료, 통상적으로 신생아 스크리닝 카드 (예를 들어, 필터 페이퍼) 상의 건조 혈반의 형태인 혈액 시료를 제공하는 단계; (2) 용매를 사용하여 건조 혈반으로부터 올리고당을 추출하는 단계; (3) 각각의 시료에 기지량의 적당한 안정한 동위원소-표지된 내부 표준물을 가하는 단계; (4) 올리고당을 유도체화 하는 단계 (예를 들어, 부틸-PABA로); (5) 특정 스캔 기능을 이용하여 TMS에 의하여 (Glc)4유도체를 분석하는 단계; (6) 유도체화된 (Glc)4에 의하여 발생되는 신호와 유도체화된 내부 표준물에 의하여 발생된 신호를 비교함으로써 시료 내의 (Glc)4를 정량 또는 결정하는 단계; 및 (6) (전술한 바와 같이) 기준치보다 더 높은 시료내 (Glc)4농도에 기초하여 그러한 피험체들이 폼페병을 앓는 것으로 추정적으로 확인하는 단계를 포함하는, 신생아 피험체에서폼페 질환을 스크리닝하는 방법을 제공한다.Thus, as a particularly preferred embodiment, the present invention provides a method of preparing a blood sample, comprising: (1) providing a blood sample, typically a blood sample in the form of dry blood spots on a newborn screening card (eg, filter paper); (2) extracting oligosaccharides from the dry blood spot using a solvent; (3) adding a known amount of a suitable stable isotope-labeled internal standard to each sample; (4) derivatizing oligosaccharides (eg with butyl-PABA); (5) analyzing (Glc) 4 derivatives by TMS using specific scan functions; (6) quantifying or determining (Glc) 4 in the sample by comparing the signal generated by derivatized (Glc) 4 with the signal generated by the derivatized internal standard; And (6) presumably identifying those subjects as having Pompe disease based on a (Glc) 4 concentration in the sample that is higher than the reference (as described above). It provides a method of screening.

본 발명은 전술한 바와 같이, 선택적으로 분석물 농축 단계들 및 글루코오즈 제거 단계들을 더 포함할 수도 있다.The invention may optionally further comprise analyte concentration steps and glucose removal steps, as described above.

위에서 본 발명에 대하여 서술한 바와 같이, 본 발명은 특정 실시예들을 참조하여 아래에서 설명될 것이지만, 이러한 실시예들은 오직 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.As has been described above with respect to the present invention, the present invention will be described below with reference to specific embodiments, but these embodiments are only intended to illustrate the invention, not intended to limit the invention.

실시예 1Example 1

재료 및 장치Materials and devices

α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc{(Glc)4}, 말토테트라오즈 (M4), 말토펜타오즈 (M5), 말토헥사오즈 (M6), 말토헵타오즈 (M7), 셀로펜타오즈 (C5), 소듐 시아노보로하이드리드 (NaBH3CN), 벤조 무수물, 부틸-4-아미노벤조산 (BAB), 1-페닐-3-메틸-5-피라졸론 (PMP), 및 2'-푸코실락토오즈는 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO)로부터 구입하였다. 2-아미노아크리돈 (AMAC)은 Molecular Probes, Inc. (Eugene, OR)로부터 구입하였다. 메탄올, 아세토니트릴 (HPLC 급), 아세트산 및 염산은 VWR Scientific products (Atlanta, GA)로부터 구입하였다. 다른 모든 시약들은 분석급 (analytical grade)이었으며, 상업적으로 입수가능하였다.α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc {(Glc) 4 }, maltotetraose (M4), Maltopentaose (M5), Maltohexaose (M6), Maltoheptaose (M7), Cellopentaose (C5), Sodium cyanoborohydride (NaBH 3 CN), Benzo anhydride, Butyl-4-aminobenzoic acid ( BAB), 1-phenyl-3-methyl-5-pyrazolone (PMP), and 2'-fucosyllactose were purchased from Sigma-Aldrich (St. Louis, Mo.). 2-aminoacridone (AMAC) is produced by Molecular Probes, Inc. (Eugene, OR). Methanol, acetonitrile (HPLC grade), acetic acid and hydrochloric acid were purchased from VWR Scientific products (Atlanta, GA). All other reagents were of analytical grade and were commercially available.

모든 HPLC 용매들은 여과되었으며 (0.2㎛ 막), 사용 바로 전에 가스를 제거하였다. PMP는 사용 전에 메탄올로부터 재결정화 되었다. Sep-PakVac C18 카트리지들 (100 mg) 및 YMC-Pack Pro C18컬럼 (250 ×4.6 mm I.D., 5 ㎛)은 Waters (Franklin, MA)로부터 구입하였다. HPLC 시스템은 Waters 626 펌프, 486 튜너블 광도 검출기 (tunable absorbance detector), 717 플러스 자동샘플러 (plus autosampler), 및 600S 콘트롤러 (Waters, Milford, MA)를 구비하였다. 질량 스펙트럼 분석은 Hewlett-Packard 이원 펌프 (binary pump) 및 Gilson 215 액체 조정기 (liquid handler)를 구비한, Quattro-LC 전기스프레이 이온화 삼중 사중극자 탠덤 질량 스펙트로미터 (electrospray ionization triple quadrupole tandem mass spectrometer, ESI-MS/MS), (Micromass Inc., Beverly, MA) 상에서 수행하였다. 내부 표준물의 합성을 위하여 사용된 동결건조된 재조합 TVA Ⅱ는 Takahashi Tonozuka 박사 (Department of Applied Biological Science, Tokyo University of Agriculture and Technology, Tokyo)로부터 기증 받았다.All HPLC solvents were filtered (0.2 μm membrane) and degassed just before use. PMP was recrystallized from methanol before use. Sep-pak Vac C18 cartridges (100 mg) and YMC-Pack Pro C 18 column (250 × 4.6 mm ID, 5 μm) were purchased from Waters (Franklin, Mass.). The HPLC system was equipped with a Waters 626 pump, a 486 tunable absorbance detector, a 717 plus autosampler, and a 600S controller (Waters, Milford, Mass.). Mass spectral analysis was performed using a Quattro-LC electrospray ionization triple quadrupole tandem mass spectrometer with a Hewlett-Packard binary pump and a Gilson 215 liquid handler. MS / MS), (Micromass Inc., Beverly, Mass.). Lyophilized recombinant TVA II used for the synthesis of internal standards was donated from Takahashi Tonozuka, Ph.D. (Department of Applied Biological Science, Tokyo University of Agriculture and Technology, Tokyo).

실시예 2Example 2

(Glc)(Glc) 44 에 대한 HPLC 분석HPLC analysis for

HPLC 분석을 위한 시료 준비.Sample Preparation for HPLC Analysis.

효소 치환 치료법 (enzyme replacement therapy)을 받고 있는 환자들로부터 시료를 분리하는데 있어, 혈장 및 6 h 뇨 시료들을 치료법 개시 전 및 치료법 도중 매 2 주 마다 수집하였다. 뇨 및 혈장 시료 모두 (Glc)4수준을 테스트하기 전에 -20 ℃에서 동결시켰다.In separating samples from patients undergoing enzyme replacement therapy, plasma and 6 h urine samples were collected every two weeks before and during therapy. Both urine and plasma samples (Glc) 4 levels were frozen at −20 ° C. before testing.

뇨 시료들을 원심분리하였고, 50 ㎕의 상등액을, 내부 표준물로서 10 ㎍의셀로펜타오즈 (C5)를 함유하는 탈이온화된 물 10 ㎕와 혼합하였다. 기지량의 (Glc)4를 함유하는 탈이온화된 물 10 ㎕를 C5 10 ㎍을 포함하는 대조군 뇨 50 ㎕ 분획에 가함으로써 뇨 표준물을 제조하였다.Urine samples were centrifuged and 50 μl of supernatant mixed with 10 μl of deionized water containing 10 μg of cellopentaose (C5) as internal standard. Urine standards were prepared by adding 10 μl of deionized water containing a known amount of (Glc) 4 to a 50 μl fraction of control urine containing 10 μg of C5.

혈장 또는 혈청 (200 ㎕)을 원뿔형 유리 테스트 튜브에서 내부 표준물 (C5) 1 ㎍ 및 500 ㎕ 메탄올과 혼합하고, 6,000 rpm에서 4 분간 원심분리시켜 변성된 단백질들을 침전시켰다. 상등액을 질소 하에서 건조시켜, 탈이온화된 물 60 ㎕에 재구성하였다. 혈장 표준물들은 기지량의 (Glc)4를 혈장 대조군 시료 200 ㎕ 분획에 가함으로써 제조하였다.Plasma or serum (200 μl) was mixed with 1 μg internal standard (C5) and 500 μl methanol in a conical glass test tube and centrifuged at 6,000 rpm for 4 minutes to precipitate denatured proteins. The supernatant was dried under nitrogen and reconstituted in 60 μl of deionized water. Plasma standards were prepared by adding a known amount of (Glc) 4 to a 200 μl fraction of the plasma control sample.

(Glc)(Glc) 44 의 HPLC 분석을 위한 올리고당들의 유도체화.Derivatization of oligosaccharides for HPLC analysis.

올리고당들은 Poulter 및 Burlingame의 방법 ((1990)Methods Enzymol. 193,661-689)의 변형 방법을 사용하여, 부틸-p-아미노벤조산염 (BAB)으로 유도체화 시켰다. 필요에 따라 새롭게 제조되는, 유도체화 시약은 BAB (54 mg), NaBH3CN (47 mg), 아세트산 (0.11 mL), 및 메탄올 (1.76 mL)를 포함하였다. 전술한 바와 같이 제조된 각각의 시료에 시약 140 ㎕를 가하였다. 시료 혼합물들을 80℃에서 45 분간 배양한 다음, 실온으로 냉각하였다. 0.9 ml의 15 % 아세토니트릴을 가하고 혼합물을 10 초 동안 혼합 (vortex)하였다. 고체상 추출법을 사용하여 유도체화된 올리고당들로부터 미반응 시약을 제거하였다. 1 ml 메탄올, 다음으로 1 ml 탈이온화된 물로 미리 조절된 (pre-conditioned) C18카트리지에 시료를 로딩하고, 1 ml의 15 % v/v 아세토니트릴/물로 세척하였다. 다음으로, BAB-표지된 올리고당들을 1ml30 % v/v 아세토니트릴/물로 용출시켰다. 뇨 시료에 대하여는, 용출액을 바로 HPLC로 분석하였다. 혈장 시료에 대하여는, 용출액을 질소 기체 하에서 건조시키고, 분석 이전에 150 ㎕ 30 % v/v 아세토니트릴/물에 재구성하였다.Oligosaccharides were derivatized with butyl-p-aminobenzoate (BAB) using the method of Poulter and Burlingame ((1990) Methods Enzymol. 193, 661-689). Derivatization reagents, freshly prepared as needed, included BAB (54 mg), NaBH 3 CN (47 mg), acetic acid (0.11 mL), and methanol (1.76 mL). 140 μl of reagent was added to each sample prepared as described above. Sample mixtures were incubated at 80 ° C. for 45 minutes and then cooled to room temperature. 0.9 ml of 15% acetonitrile was added and the mixture was vortexed for 10 seconds. Solid phase extraction was used to remove unreacted reagents from the derivatized oligosaccharides. Samples were loaded into a pre-conditioned C 18 cartridge with 1 ml methanol, then 1 ml deionized water, and washed with 1 ml of 15% v / v acetonitrile / water. Next, BAB-labeled oligosaccharides were eluted with 1 ml 30% v / v acetonitrile / water. For urine samples, the eluate was analyzed directly by HPLC. For plasma samples, the eluate was dried under nitrogen gas and reconstituted in 150 μl 30% v / v acetonitrile / water prior to analysis.

올리고당들의 2-아미노아크리돈 (AMAC), PMP, 및 과벤조일 (perbenzoyl, PB) 유도체들은 공지의 방법들에 따라서 제조하였다 (Okao, G.,등.(1996)Anal. Chem. 68,4424-4430; Zopf, D., and Fu, D., (1999)Anal. Biochem. 269,113-123; Daniel, P. F., 등. (1981)Carbohydr. Res. 97,161-180).2-aminoacridone (AMAC), PMP, and perbenzoyl (PB) derivatives of oligosaccharides were prepared according to known methods (Okao, G., et al. (1996) Anal. Chem. 68, 4424 -4430; Zopf, D., and Fu, D., (1999) Anal.Biochem . 269, 113-123; Daniel, PF, et al. (1981) Carbohydr.Res. 97, 161-180).

HPLC 분석 및 정량.HPLC analysis and quantification.

BAB-표지된 올리고당들은 YMC-Pack Pro C18컬럼에서 유속을 0.5 ml/min로 하여 분리하였으며, 용출액의 자외선 흡광도를 304 nm에서 모니터 하였다. HPLC 용출은 6 N HCl을 이용하여 pH 4 내지 6으로 조정된, 30 % 아세토니트릴 및 70 % 0.01 mM 테트라부틸암모늄 클로라이드를 이용하여 30 분 동안 등용매 (isocratic)상태로 진행되었다. 32 분이 되는 때에 아세토니트릴을 50%로 증가시키고, 38 분이 되는 때에 초기 조건으로 복귀시킴으로써, 과량의 미반응 BAB 및 다른 불순물들이 컬럼으로부터 세척되었다. 총 분석 시간은 시료 당 45 분이었다. (Glc)4및 내부 표준물 (C5)의 피크 면적들을, 적절한 곳에서 기저선 보정으로 자동적으로 계산하고, 이러한 면적들의 비율을 (Glc)4를 정량하는 데에 이용하였다.BAB-labeled oligosaccharides were separated at a flow rate of 0.5 ml / min on a YMC-Pack Pro C 18 column, and the UV absorbance of the eluate was monitored at 304 nm. HPLC elution was carried out isocratic for 30 minutes with 30% acetonitrile and 70% 0.01 mM tetrabutylammonium chloride, adjusted to pH 4-6 with 6N HCl. Excess unreacted BAB and other impurities were washed out of the column by increasing the acetonitrile to 50% by 32 minutes and returning to the initial conditions by 38 minutes. Total analysis time was 45 minutes per sample. Peak areas of (Glc) 4 and internal standard (C5) were automatically calculated by baseline correction where appropriate and the ratio of these areas was used to quantify (Glc) 4 .

표준물들 및 HPLC 분획들의 ESI-MS/MS 분석.ESI-MS / MS analysis of standards and HPLC fractions.

전체 시료 내의, 또는 HPLC 분리 이후에 분획으로서 수집된, BAB 올리고당유도체들에 대해 탠덤 질량 스펙트로미터 상에서 ESI-MS 및 ESI-MS/MS로 분석하였다. 시료 주입은 20 ㎕ Rheodyn 루프를 통하여, 15 ㎕/분의 유속의 아세토니트릴:물 (1:1; v/v)의 캐리어 (carrier) 용매 내로 수행되었다. 캐필러리 (capillary) 및 콘 (cone)의 셋팅은 각각 3.50 kV와 78 - 95 V이었고, 쏘오스 블록 (source block) 및 탈용매화 (desolvation) 온도는 각각 80 및 150 ℃이었다. 충돌-유도 해리 실험 (collision-induced dissociation experiments)을 위해서는 충돌 에너지 45 내지 77 eV 및 기체 세포 압력 3.5 ×10-3mBar가 이용되었다. 질량 스펙트럼은 100 amu/s의 스캔 속도로 양성 이온 모드로 획득하였다.BAB oligosaccharide derivatives, collected in whole samples or as fractions after HPLC separation, were analyzed by ESI-MS and ESI-MS / MS on tandem mass spectrometers. Sample injection was carried out through a 20 μl Rheodyn loop into a carrier solvent of acetonitrile: water (1: 1; v / v) at a flow rate of 15 μl / min. The capillary and cone settings were 3.50 kV and 78-95 V, respectively, and the source block and desolvation temperatures were 80 and 150 ° C, respectively. Collision-induced dissociation experiments were used for collision energy 45-77 eV and gas cell pressure 3.5 × 10 −3 mBar. Mass spectra were acquired in positive ion mode at a scan rate of 100 amu / s.

실시예 3Example 3

HPLC에 의한 (Glc)By HPLC (Glc) 44 의 분리 및 분석Separation and analysis

4가지의 유도체들이, 상기실시예 2에서 서술된 바와 같은, 동일한 고-해상도 액체 크로마토그래피 컬럼을 사용한 HPLC에 의해 올리고당들을 정량하는데 적합한지에 대하여 비교되었다. 그들은 부틸-p-아미노벤조산염 (BAB), 2-아미노아크리돈 (AMAC), 1-페닐-3-메틸-5-피라졸론 (PMP), 및 벤조 무수물이었다. BAB 유도체화가, 그 민감성, 재현성, 고해상도, 단순성 및 저비용의 잇점에 기초하여, 이러한 응용을 위하여 궁극적으로 선택되었다. 이러한 비교 실험에서, AMAC 유도체화는 매우 높은 민감성을 갖지만, 뇨에서 다량으로 발견되는 락토오즈로부터 (Glc)4를 분리할 수가 없었으며, PMP 유도체화는 좋은 해상도를 갖지만 상대적으로 민감도가 떨어졌다. 과벤조일화는 좋은 해상도 및 우수한 민감도를 갖지만, 너무 시간을 소요하는 것으로 판명되었다. 아노머 (anomer)의 환원 및 완전한 과벤조일화를 포함하는, 전체 공정에 30 시간이 소요되었으며, 이는 단 2 시간이 소요되는 BAB 방법과는 크게 비교되었다. 더욱이, BAB 유도체는 4 ℃에서 수 주일 동안 안정하였으나, PMP 및 AMAC 유도체들은 훨씬 더 불안정하였다.Four derivatives were compared for suitability for quantifying oligosaccharides by HPLC using the same high-resolution liquid chromatography column, as described in Example 2 above. They were butyl-p-aminobenzoate (BAB), 2-aminoacridone (AMAC), 1-phenyl-3-methyl-5-pyrazolone (PMP), and benzo anhydride. BAB derivatization was ultimately chosen for this application based on its sensitivity, reproducibility, high resolution, simplicity and low cost advantages. In this comparative experiment, AMAC derivatization had very high sensitivity, but was unable to separate (Glc) 4 from lactose found in large quantities in urine, and PMP derivatization had good resolution but was relatively insensitive. Perbenzoylation has good resolution and good sensitivity, but turns out to be too time consuming. The entire process took 30 hours, including reduction of the anomer and complete perbenzoylation, which was greatly compared to the BAB method, which only took 2 hours. Moreover, the BAB derivatives were stable for several weeks at 4 ° C., but the PMP and AMAC derivatives were much more labile.

뇨 및 혈장에서 발견되는 다른 올리고당들로부터의 BAB-표지된 (Glc)4의 분리는, 용출 용매 및 유속의 적절한 선택 및 아무런 질병도 갖지 않는 것으로 알려진 다양한 연령의 어린이들로부터 많은 수의 시료들을 분석함으로써 (대조군들) 달성되었다. 방법의 특이성은, ESI-MS/MS에 의하여 선택된 환자 시료들로부터의 분획들을 분석함으로써 결정된, (Glc)4의 잔류 시간 (retention time)에서 기지의 간섭 신호들의 부존재에 의하여, 실질적으로 보장되었다. 다른 올리고당들로부터 (Glc)4의 분리를 보여 주는 정상 뇨 크로마토그램의 예를도 1 (패널 A)에 도시하였다. 비교를 위하여 (Glc)4에 대하여 훨씬 더 큰 신호를 보여 주는 GSD-Ⅱ 환자의 뇨를 포함시켰다(도 1, 패널 B). 확인된 다른 뇨 올리고당들은도 1에 표지되어 있다(패널 A 및 패널 B). 환자 뇨에서의 상대적으로 낮은 글루코오즈 신호는 폼페병의 저혈당증 (hypoglycemia) 표현형과 부합되는 것이라는 점은 주목할 만하다 (Chen, Y.T. and Burchell, A., (1995)inThe Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, 7thEdition, Volume 2 (Scriver, C.R., Beaudet, A.L., Sly, W.S., and Valle, D. Eds), pp. 935-965, McGraw-Hill, New YORK). 정상 대조군(도 2, 패널 A)및 GSD-Ⅱ 환자(도 2, 패널 B)에서 혈장 (Glc)4수준의 비교 또한 수행되었다. 간결성을 위하여 커다란 글루코오즈 신호가 배제되었다.Isolation of BAB-labeled (Glc) 4 from other oligosaccharides found in urine and plasma analyzed a large number of samples from children of various ages known to have no disease and proper selection of elution solvents and flow rates. By (controls). The specificity of the method was substantially ensured by the absence of known interference signals at the retention time of (Glc) 4 , determined by analyzing fractions from patient samples selected by ESI-MS / MS. An example of normal urine chromatogram showing separation of (Glc) 4 from other oligosaccharides is shown in FIG. 1 (Panel A) . For comparison, urine from GSD-II patients showing a much larger signal for (Glc) 4 was included (FIG. 1, Panel B) . Other urine oligosaccharides identified are labeled in FIG . 1 (Panel A and Panel B) . It is noteworthy that the relatively low glucose signal in the urine of patients is consistent with the hypoglycemia phenotype of Pompe disease (Chen, YT and Burchell, A., (1995) in The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, 7 th Edition, Volume 2 (Scriver, CR, Beaudet, AL, Sly, WS, and Valle, D. Eds), pp. 935-965, McGraw-Hill, New YORK). Comparison of plasma (Glc) 4 levels was also performed in normal controls (FIG. 2, Panel A) and GSD-II patients (FIG. 2, Panel B) . Large glucose signals were excluded for brevity.

BAB 방법은 말토테트라오즈 (M4)로부터 (Glc)4를 분리할 수 없다는 것을 염두에 두어야 한다. 본 발명자들은 PMP 유도체들의 분석에 의하여 선택된 대조군들 및 환자들에서 M4가 부존재하지 않는다는 것을 입증하였으며, 이는도 3에 나타낸 바와 같이, (Glc)4로부터 M4의 완전한 분리를 가능하게 한다. 이 방법에 기초하여, 뇨 내의 M4함량은 1 ㎍/ml 이하로 평가되었으며, 이는 BAB 방법의 검출 한계 이하이고, 따라서 무시할 수 있는 양으로 여겨진다.It should be borne in mind that the BAB method cannot separate (Glc) 4 from maltotetraose (M 4 ). We have demonstrated that M 4 is absent in selected controls and patients by analysis of PMP derivatives, which allows for full separation of M 4 from (Glc) 4 , as shown in FIG . 3 . Based on this method, the M 4 content in urine was estimated to be 1 μg / ml or less, which is below the detection limit of the BAB method and is therefore considered to be negligible.

실시예 4Example 4

(Glc)(Glc) 44 에 대한 HPLC 방법의 민감성 및 특이성.Sensitivity and Specificity of the HPLC Method for.

신호-대-노이즈 비율 (signal-to-noise ratio)이 3 이상인 것으로 정의되는, (Glc)4에 대한 방법의 절대적 민감도는, 단일 HPLC 주입에 대하여 3 ng (4.5 pmol)이었다. 뇨 시료에 대하여는, 1 ml의 총 시료 부피로부터 50 ㎕의 주입에 기초할 때, 검출 한계가 1.2 ㎍/ml이었고, 혈장에 대하여는, 총 150 ㎕로부터 100 ㎕의 주입에 기초할 때, 검출 한계가 0.02 ㎍/ml이었다. 이러한 민감도는, 정상 대조군 수치에 기초할 때, 적당한 수준 이상이었다 (표 1 참조).The absolute sensitivity of the method for (Glc) 4 , defined as having a signal-to-noise ratio of 3 or greater, was 3 ng (4.5 pmol) for a single HPLC injection. For urine samples, the detection limit was 1.2 μg / ml based on 50 μl injection from 1 ml total sample volume, and for plasma, the detection limit was based on injection of 100 μl total from 150 μl total. 0.02 μg / ml. This sensitivity was above the appropriate level, based on normal control values (see Table 1).

[표 1}TABLE 1

정상 대조군들의 뇨 및 혈장 내 (Glc)In urine and plasma of normal controls (Glc) 44 농도density 1One

뇨 (mmol/mol 크레아틴)Urine (mmol / mol creatine)

나이 (연령)Age (age) nn 평균Average S.D.2 SD 2 최대값3 Max. 3 < 11 - 55 - 1010 - 20> 20<11-55-1010-20> 20 20201812202020181220 8.93.620.90.48.93.620.90.4 8.23.82.11.00.38.23.82.11.00.3 26.912.55.73.81.026.912.55.73.81.0

혈장 (㎍/mL)Plasma (µg / mL)

나이 (연령)Age (age) nn 평균Average S.D.2 SD 2 최대값3 Max. 3 < 11 - 55 - 1010 - 20>20<11-55-1010-20> 20 20201311122020131112 0.20.150.150.130.080.20.150.150.130.08 0.260.100.100.100.060.260.100.100.100.06 0.370.350.360.320.180.370.350.360.320.18

15가지 연령군에 대하여 테스트하였다. 1 Five age groups were tested.

2표준 편차 (Standard Deviation) 2 Standard Deviation

3해당하는 연령군에서 측정된 최대 (Glc)4농도 3 Maximum (Glc) 4 concentration measured in the corresponding age group

실시예 5Example 5

(Glc)(Glc) 44 에 대한 HPLC 분석의 정확도 (Accuracy) 및 정밀도 (Precision)Accuracy and Precision of HPLC Analysis for

시료 준비 및 분석 동안에 발생하는 손실을 고려하여 내부 표준물 (C5)을 도입하였다. 가해진 (Glc)4농도에 대한 C5 피크 면적 비율에의 (Glc)4의 뇨 표준물 곡선은 15 ㎍/ml까지 선형이었고, 이는 뇨 시료 중의 300 ㎍/ml 농도에 해당하는 것이었다. 혈장 표준물 곡선은 1 ㎍/ml까지 선형이었고, 이는 혈장 시료 중의 7.5 ㎍/ml 농도에 해당하는 것이었다. 선형 회귀 (linear regression)의 r2값은 > 0.999이었다. 방법의 정확도와 정밀도는 보정기의 중복 분석 (replicate analysis of calibrators)에 따르면 임상 분석에 대해 허용 가능한 한계 이내이었다(표 2). 방법의 재현성은 일주일 간격으로 동일한 품질을 갖는 대조군 시료들을 분석함으로써 결정되었다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 결과들은 뇨 및 혈장 대조군 시료들에 대하여 10% 이내의 허용치 안에 있었다.Internal standards (C5) were introduced to account for losses occurring during sample preparation and analysis. Applied (Glc) urine standard curve of water 4 (Glc) of the peak area ratio of the C5 4 concentration was linear up to 15 ㎍ / ml, which was corresponding to 300 ㎍ / ml concentration in the urine sample. The plasma standard curve was linear down to 1 μg / ml, corresponding to a 7.5 μg / ml concentration in the plasma sample. The r 2 value for linear regression was> 0.999. The accuracy and precision of the method was within acceptable limits for clinical analysis, according to the duplicate analysis of calibrators ( Table 2 ) . Reproducibility of the method was determined by analyzing control samples of equal quality at weekly intervals. As shown in Table 2, the results were within 10% tolerance for urine and plasma control samples.

[표 2]TABLE 2

이일자(interday) (Glc)Interday (Glc) 44 분석의 정확도 및 정밀도Analysis accuracy and precision

보정기들에 따른 경우According to compensators 뇨 (n=4)Urine (n = 4) 혈장 (n=4)Plasma (n = 4) 참값(㎍)True value (μg) 평균(㎍)Mean (μg) cv(%)cv (%) 오차(%)error(%) 참값(㎍)True value (μg) 평균(㎍)Mean (μg) cv(%)cv (%) 오차(%)error(%) 0.51.02.57.5150.51.02.57.515 0.531.022.577.3815.020.531.022.577.3815.02 9.347.134.522.421.919.347.134.522.421.91 5.21.482.63-1.590.135.21.482.63-1.590.13 0.050.10.20.51.00.050.10.20.51.0 0.050.110.210.501.010.050.110.210.501.01 8.767.766.583.552.938.767.766.583.552.93 -2.566.985.55-0.151.38-2.566.985.55-0.151.38

품질 관리(Quality Control)들에 따른 경우In accordance with Quality Controls 뇨 (㎍)Urine (μg) 혈장 (㎍)Plasma (μg) 저 QC (n=12)Low QC (n = 12) 고 QC (n=12)High QC (n = 12) 저 QC (n=4)Low QC (n = 4) 고 QC (n=10)High QC (n = 10) 평균0.83Average0.83 cv(%)8.3cv (%) 8.3 평균5.82Average5.82 cv(%)5.9cv (%) 5.9 평균0.076Average0.076 cv(%)10.1cv (%) 10.1 평균0.65Average0.65 cv(%)9.7cv (%) 9.7

cv (%): 100 % * 표준 편차/평균cv (%): 100% * standard deviation / mean

오차 (%): 100 % * 오차/평균Error (%): 100% * error / average

실시예 6Example 6

HPLC에 의해 분리된 올리고당들의 ESI/MS/MS에 의한 확인Identification of oligosaccharides isolated by HPLC by ESI / MS / MS

HPLC 크로마토그래피 분리가 적당하다고 생각되는 경우에는, 선택된 환자 뇨 시료들에서 (Glc)4의 존재를 확인하기 위하여 ESI-MS를 이용하였다. 환자 및 대조군 시료들의 HPLC 분석 도중에 수집된, (Glc)4에 해당하는 분획들은 ESI-MS에 의하여 분석되었다. BAB-표지된 글루코오즈 테트라머의 소듐 부가생성물 (adduct)에 해당하는, 이온 질량 m/z 866이 지배적이라는 것에 의하여 결정된 바와 같이, 대부분은 테트라글루코오즈에 대하여 균질한 것으로 발견되었다. 방법 개발 도중에 몇몇 영아 대조군 뇨 시료들에서 (Glc)4의 양이 HPLC에 의하여 분석하였을 때, 기대치보다 높게 관찰되었다. ESI-MS에 의한 (Glc)4분획의 분석은, 그것이 m/z 688의 화합물과 공동-용출 (co-eluted)된다는 것을 나타내었다. ESI-MS/MS 분석을 이용한 결과, 이러한 화합물은 데옥시헥소오즈-헥소오즈-헥소오즈 PAB 유도체의 소듐 부가생성물인 것으로 밝혀졌다. 이러한 화합물이 인간 모유의 성분인, 2'-푸코실-락토오즈일 것이라는 가정은 (Chaturvedi, P, 등. (1997)Anal. Biochem. 251,89-97), 진정 표본 (authentic specimen)의 HPLC 및 ESI-MS/MS 분석에 의하여 확인되었다. 다음으로, HPLC 방법은 (Glc)4로부터 이러한 화합물을 분리하기 위하여 적당하게 변형되었다. 이것은 분자-특이적 (molecularly-specific)이지 않은 검출기에 의존하는 임상적 HPLC 분석의 개발에 있어서 질량 스펙트로메트리의 가치를 강조하는 것이다.If HPLC chromatography separation was deemed appropriate, ESI-MS was used to confirm the presence of (Glc) 4 in selected patient urine samples. Fractions corresponding to (Glc) 4 , collected during HPLC analysis of patient and control samples, were analyzed by ESI-MS. Most were found to be homogeneous for tetraglucose, as determined by the ionic mass m / z 866, which corresponds to the sodium adduct of BAB-labeled glucose tetramers. During the method development, the amount of (Glc) 4 in some infant control urine samples was higher than expected when analyzed by HPLC. Analysis of the (Glc) 4 fraction by ESI-MS showed that it was co-eluted with the compound of m / z 688. Using ESI-MS / MS analysis, this compound was found to be the sodium adduct of the deoxyhexose-hexose-hexose PAB derivative. The assumption that these compounds will be 2'-fucosyl-lactose, a component of human breast milk (Chaturvedi, P, et al. (1997) Anal. Biochem. 251, 89-97), HPLC of authentic specimens And by ESI-MS / MS analysis. Next, the HPLC method was suitably modified to separate this compound from (Glc) 4 . This underscores the value of mass spectrometry in the development of clinical HPLC assays that rely on non-molecularly-specific detectors.

ESI-MS/MS는 (Glc)4를 이소머 말토테트라오즈 (M4)로부터 구별 (differentiate)하는 데에도 사용되는데, 이는 이러한 화합물들이 이 분석 조건 하에서는 HPLC에 의하여 분리되지 않기 때문이다. (Glc)4및 M4의 Na+부가생성물들의 충돌-유도 해리 (Collision-induced dissociation, CID) 결과는도 4에 도시된 단편화 패턴 (fragmentation pattern)을 얻었다. m/z 704 및 542에서의 이온들은 PAB-변형 글루코오즈 잔기 상에 소듐 양이온을 보유하는 비-환원-말단으로부터 글루코오즈 잔기들을 연속적으로 상실함으로써 발생되는 반면에, m/z 509에서의 이온은 비-환원-말단 상에 소듐 양이온을 보유하는 PAB-글루코오즈 잔기의 상실로부터 발생된다. m/z 542에 대한 단편 m/z 509의 평균 (±2 표준 편차 (SD)) 강도 비율은 (Glc)4스펙트럼(도 4, 패널 A)에서 1.57 (±0.11)인 것으로 결정되었고, M4 스펙트럼(도 4, 패널 B)에서 0.65 (±0.05)인 것으로 결정되었다. 비율들에서 오차는 3 주간에 걸쳐 수행된 7 번의 반복 분석들에 대하여, (Glc)4가 3.6 %, M4가 4.3 %로 나타났다. 이러한 데이터들은 (Glc)4내의 환원-말단으로부터의 잔기의 상실들이 비-환원-말단으로부터의 잔기의 상실들보다 선호된다는 것을 암시하며, 반면에 M4에대하여는 그 반대임을 암시한다. 6 명의 다른 환자들의 뇨 내 헥소오즈 테트라머로부터의 m/z 542 단편 이온들에 대한 m/z 509의 비율은 1.64 ±0.44 (평균 ±2)이었고, 이는 (Glc)4표준물의 그것에 견줄 만한 것으로서, 테트라머는 실제로 주로 (Glc)4라는 것을 나타낸다. 일 예를도 4 (패널 C)에 나타내었다.ESI-MS / MS is also used to differentiate (Glc) 4 from isomer maltotetraose (M 4 ), since these compounds are not separated by HPLC under these analytical conditions. Collision-induced dissociation (CID) results of Na + adducts of (Glc) 4 and M 4 yielded the fragmentation pattern shown in FIG. 4 . Ions at m / z 704 and 542 are generated by successive loss of glucose residues from the non-reduction-terminus bearing sodium cations on PAB-modified glucose residues, while ions at m / z 509 Resulting from the loss of PAB-glucose residues bearing sodium cations on the non-reducing-terminus. The average (± 2 standard deviation (SD)) intensity ratio of fragment m / z 509 to m / z 542 was determined to be 1.57 (± 0.11) in the (Glc) 4 spectrum (FIG. 4, Panel A) and the M4 spectrum It was determined to be 0.65 (± 0.05) in (FIG. 4, Panel B) . The error in ratios was 3.6% for (Glc) 4 and 4.3% for M4 for 7 replicate analyzes performed over 3 weeks. These data suggest that loss of residues from the reduction-terminus in (Glc) 4 is preferred over loss of residues from the non-reduction-terminus, whereas vice versa for M 4 . The ratio of m / z 509 to m / z 542 fragment ions from the urine hexose tetramer in six other patients was 1.64 ± 0.44 (mean ± 2), comparable to that of the (Glc) 4 standard. , Tetramer is actually primarily (Glc) 4 . An example is shown in FIG. 4 (Panel C) .

ESI-MS/MS는 더 나아가, GSD-Ⅱ를 앓고 있는 일부 환자들의 뇨 내에서 관찰되는 더 큰 올리고당들을 알아내는 데에 이용된다. 그와 같은 환자로부터의 총 BAB-유도체화된 뇨에 대한 ESI-MS 분석의 일 예를도 5에 나타내었다. m/z 866, 1028, 1190 및 1352의 이온들은 각각 4, 5, 6 및 7개의 단위들을 갖는 헥소오즈 올리고머들의 소듐 부가생성물에 해당된다. 이러한 이온들에 대한 신호들은 대조군 뇨 시료들에서 훨씬 더 낮거나 또는 존재하지 않았으며, 이는 그들이 모두 글리코겐으로부터 유래된 것이라는 것을 암시한다. ESI/MS/MS를 이용한 이러한 부가생성물들의 분석은 M5, M6및 M7표준물들로부터 유래된 것들과 동일한 질량들을 갖는 생성물 이온들을 확인시켜 주었으며, 이는 그들이 헥소오즈 올리고머들이라는 것을 확인시켜 준다. 그러나, (Glc)4및 M4에 있어서, 특정 이온들의 강도에 있어서 차이가 있었으며, 이를표 3에 요약하였다. 뇨 헥소오즈 올리고머들과 M5, M6및 M7사이의 주된 차이점들은, 각각 m/z 542에 대한 m/z 509, m/z 704에 대한 m/z 671 및 m/z 866에 대한 m/z 833의 비율들이다. 이러한 데이터는 뇨 헥소오즈 올리고머들에서, 환원-말단으로부터의 상실이 선호된다는 것을 나타내며, 이는 이러한 단편화 경로로부터의 생성물 이온들이 비-환원-말단으로부터 유래된 생성물 이온들에 비하여 더 높은 강도를 갖는 것에 의하여 뒷받침된다. 이러한 결과들은, 환자 뇨 내의 헥소오즈 올리고머들이, 6 내지 8개의 잔기를 포함하며, GSD-Ⅱ 및 GSD-Ⅲ를 앓고 있는 환자들의 뇨에서 확인된, 글루코오즈 올리고머들에 대하여 이전에 보고된 바와 같이 (Lennartson,등.(1978)Eur. J. Biochem. 83,325-334), 최소한 하나의 α-1→6 연결을 포함한다는 것을 암시한다.ESI-MS / MS is further used to identify the larger oligosaccharides observed in the urine of some patients with GSD-II. An example of an ESI-MS analysis for total BAB-derivatized urine from such patients is shown in FIG. 5 . The ions at m / z 866, 1028, 1190 and 1352 correspond to the sodium adducts of hexose oligomers having 4, 5, 6 and 7 units, respectively. Signals for these ions were much lower or absent in control urine samples, suggesting that they are all derived from glycogen. Analysis of these adducts using ESI / MS / MS has identified product ions with the same masses as those derived from M 5 , M 6 and M 7 standards, confirming that they are hexose oligomers. . However, for (Glc) 4 and M 4 , there were differences in the strength of certain ions, which are summarized in Table 3 . The main differences between urine hexose oligomers and M 5 , M 6 and M 7 were m / z 509 for m / z 542, m for m / z 671 and m / z 866 for m / z 704, respectively. / z 833 ratios. These data indicate that in urine hexose oligomers, loss from the reduction-terminus is preferred, since product ions from this fragmentation pathway have a higher strength compared to product ions derived from non-reduction-terminus. Is supported by These results indicate that hexose oligomers in the urine of the patient, as previously reported for glucose oligomers, containing 6 to 8 residues and identified in the urine of patients suffering from GSD-II and GSD-III (Lennartson, et al. (1978) Eur. J. Biochem. 83, 325-334), implying at least one α-1 → 6 linkage.

[표 3]TABLE 3

ESI-MS-MS에 의하여 분석한, GSD-Ⅱ 환자들의 뇨 내에 존재하는 헥소오즈 올리고머들 및 BAB-표지된 말토계열 표준물의 단편 강도 비율Fragment intensity ratios of hexose oligomers and BAB-labeled maltodes standards present in the urine of GSD-II patients analyzed by ESI-MS-MS

올리고당oligosaccharide m/z 비율 Am / z ratio A 강도 비율Strength ratio m/z 비율 Bm / z ratio B 강도 비율Strength ratio M5헥소오즈 펜타머M6헥소오즈 헥사머M7헥소오즈 헵타머M5 hexose pentamer M6 hexose hexamer M7 hexose heptamer 671/866671/866833/1028833/1028995/1190995/1190671/866 671/866833/1028833/1028995/1190995/1190 0.781.70.693.00.651.20.781.70.693.00.651.2 671/704671/704833/866833/866995/1028995/1028671/704671/704833/866833/866995/1028995/1028 0.340.960.501.71.01.940.340.960.501.71.01.94

환원 말단에서의 BAB-표지된 헥소오즈의 상실은, 각각, 헥소오즈 펜타머들, 헥사머들, 및 헵타머들의 m/z 671, 833, 및 995 단편 이온들을 생성한다. 이러한 이온들의:Loss of BAB-labeled hexose at the reducing end produces m / z 671, 833, and 995 fragment ions of hexose pentamers, hexamers, and heptamers, respectively. Of these ions:

A. 비-환원 말단으로부터 하나의 잔기를 상실함으로써 (각각, m/z 866, 1028, 및 1190),A. by losing one residue from the non-reducing end (m / z 866, 1028, and 1190, respectively),

B. 비-환원 말단으로부터 두개의 잔기들을 상실함으로써 (각각, m/z 704, 866, 및 1028), 생산된 것들에 대한 비율들을 나타내었다.B. By losing two residues from the non-reducing end (m / z 704, 866, and 1028, respectively) the ratios for those produced were shown.

이 비율들은 말토계열 표준물들에 대한 3 회 반복 주입 평균과, 뇨 올리고머들에 대한 2 명의 다른 환자 시료들의 평균에 의한다.These ratios are based on the average of three replicate infusions for maltomeric standards and the average of two different patient samples for urine oligomers.

실시예 7Example 7

뇨 및 혈장 내 (Glc)Urine and Plasma (Glc) 44 의 농도Concentration

연령 범위에 의하여 분리된, 정상 대조군들의 뇨 및 혈장 내 (Glc)4농도들을 표 1에 요약하였다. 연령 증가에 따라 (Glc)4분비가 감소하는 반비례 관계가 성립하는 것을 관찰할 수 있었으며, 이는 혈장 보다는 뇨에서 정량적으로 더욱 뚜렷하였다. GSD-Ⅱ를 앓고 있는 환자들의 뇨 및 혈장 내 (Glc)4의 농도들 또한 표 4 및 표 5에 나타낸 바와 같이, 연령-의존적인 것으로 나타났다.Urine and plasma (Glc) 4 concentrations of normal controls, separated by age range, are summarized in Table 1. An inverse relationship was found in which (Glc) 4 secretion decreased with increasing age, which was more quantitatively distinct in urine than in plasma. The concentrations of (Glc) 4 in urine and plasma of patients suffering from GSD-II were also shown to be age-dependent, as shown in Tables 4 and 5.

[표 4]TABLE 4

당원축적병 환자들의 뇨 내 (Glc)Urine in Glucose Accumulation Patients (Glc) 44 수준들Levels

상태condition 나이(연령)Age (age) (Glc)4(mmol/mol Cr1)(Glc) 4 (mmol / mol Cr 1 ) (Glc)4 2(정상 범위)(mmol/mol Cr1)(Glc) 4 2 (normal range) (mmol / mol Cr 1 ) GSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD Ⅱ 0.10.20.50.50.80.90.10.20.50.50.80.9 34.445.545.631.517.633.134.445.545.631.517.633.1 8.9 ±8.28.9 ± 8.2 GSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD Ⅱ 2.53.04.04.05.52.53.04.04.05.5 54.752.227.292.873.454.752.227.292.873.4 3.6 ±3.83.6 ± 3.8 GSD ⅡGSD II 1111 31.031.0 2.0 ±2.12.0 ± 2.1 GSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD ⅡGSD Ⅱ 203140454561203140454561 33.025.02.24.88.86.533.025.02.24.88.86.5 0.4 ±0.30.4 ± 0.3 GSD ⅠaGSD ⅠaGSD Ia GSD Ia 2626 4.84.84.84.8 3.6 ±3.83.6 ± 3.8 GSD ⅠbGSD Ib 1919 0.80.8 2.0 ±2.12.0 ± 2.1 GSD ⅢaGSD ⅢGSD ⅢbGSD IIIaGSD IIIGSD IIIb 459459 18.297.623.918.297.623.9 3.6 ±3.83.6 ± 3.8 GSD ⅢaGSD ⅢGSD ⅢbGSD IIIaGSD IIIGSD IIIb 283946283946 4.81.82.14.81.82.1 0.4 ±0.30.4 ± 0.3

1Cr = 크레아틴 (Creatine) 1 Cr = Creatine

2해당되는 연령군들에서 정상 개체들의 뇨 (Glc)4수준 (평균 ±표준 편차). 2 Urine (Glc) 4 level (mean ± standard deviation) of normal subjects in the corresponding age groups.

[표 5]TABLE 5

당원축적병 Ⅱ형 환자들의 혈장 내 (Glc)Plasma (Glc) in Patients with Glucose Accumulation Disease Type II 44 수준들Levels

나이age (Glc)4(㎍/mL)(Glc) 4 (μg / mL) (Glc)4 1(정상 범위)(㎍/mL)(Glc) 4 1 (normal range) (μg / mL) 0.10.20.50.80.50.90.10.20.50.80.50.9 0.71.191.134.82.242.00.71.191.134.82.242.0 0.2 ±0.260.2 ± 0.26 2.52.53.04.04.02.52.53.04.04.0 0.892.161.470.512.150.892.161.470.512.15 0.15 ±0.10.15 ± 0.1 5.55.5 0.370.37 0.15 ±0.10.15 ± 0.1 2031404445456120314044454561 0.870.670.120.660.190.170.080.870.670.120.660.190.170.08 0.08 ±0.060.08 ± 0.06

1해당되는 연령군들에서 정상 개체들의 혈장 (Glc)4수준 (평균 ±표준 편차). 1 Plasma (Glc) 4 level (mean ± standard deviation) of normal subjects in the corresponding age groups.

뇨 내 (Glc)4의 분비가 식이 요법 (diet), 단식 상태 (fasting status), 및 육체적 활동 (physical activity)에 의하여 영향을 받는 것으로 이전에 보고된 바가 있다 (Walker, G. J. and Whelan, W. J. (1960),Biochem. J. 76,257-263). 표 1에서 뇨 (Glc)4수준들은 뇨 크레아틴 농도들에 대하여 정규화 (normalized) 되었다. 시료 수집 도중에 식이 요법 및 육체적 활동 인자들을 조절하기 위한 어떠한시도도 하지 않았다. 그러나, GSD-Ⅱ를 앓고 있는 21 명의 환자들 (영아, 어린이, 및 성인 형태)로부터의 결과들은 혈장 및 뇨 모두의 (Glc)4의 농도들이 해당 나이의 정상 대조군들의 그것들보다 최소한 계수 (factor) "2" 이상 높은 것으로 나타났다. 표 4는 또한, GSD-Ⅰ 및 GSD-Ⅲ를 앓고 있는 일부 환자들에 대한 뇨 (Glc)4의 농도를 보여준다. GSD-Ⅲ를 앓고 있는 환자들은 글리코겐을 축적하며, 더 높은 수준의 (Glc)4를 분비한다. (Glc)4는 글리코겐의 α-아밀라아제 분해로부터 야기되는 리미트 덱스트린 (limit dextrin)이라는 사실이 생체 외 (in vitro) 실험에서 밝혀진 바 있다 (Walker, G.J. and Whelan, W.J. (1960),Biochem. J. 76,257-263, Ugorski, M.,등.(1983)J. Exp. Pathol. 1,27-38). 레수스 원숭이 (Rhesus monkey)에 글리코겐을 정맥주사면 (Glc)4의 분비가 증가되는 것으로 나타났다 (Kumlien, J.,등.(1988)Clin. Chim. Acta 176, 39-48). 산 α-글루코시다아제 (GAA)는 글리코겐을 1→4 연결 및 1→6 연결 부위 (분지 부위) 모두에서 분해하는 것으로 보고되었다 (Brown, B. I.등.(1970) Biochem.9,1423-1428). 따라서, GAA의 결핍 (GSD-Ⅱ) 및 가지제거효소 (de-branching enzyme)의 결핍에 의하여 축적된 글리코겐은 비슷한 구조를 가질 수도 있다. 글리코겐-적재 조직들 (glycogen-laden tissues)의 파괴 (breakdown) 및 전환 (turnover)으로 인한, 순환계 내로의 글리코겐 방출의 증가는 혈장 및 뇨 내의 (Glc)4농도를 증가시킬 것으로 예상된다. GSD-Ⅰ 환자들의 뇨 내 (Glc)4의 농도들은 대조군 범위 내에 있다. 이것은 GSD-Ⅰ에있어서는, 주요 저장 물질이 글리코겐이라기 보다는 지방이라는 사실에 기인한 것으로 보인다 (Chen, Y. T. and Burchell, A., (1995)inThe Metbolic and Molecular Bases of Inherited Disease, 7thEdition, Volume 2 (Scriver, C.R., Beaudet, A.L., Sly, W.S., and Valle, D. Eds), pp. 935-965, McGraw-Hill, New York).It has previously been reported that the secretion of urine (Glc) 4 is affected by diet, fasting status, and physical activity (Walker, GJ and Whelan, WJ ( 1960), Biochem. J. 76, 257-263). In Table 1 urine (Glc) 4 levels were normalized to urine creatine concentrations. No attempt was made to control diet and physical activity factors during sample collection. However, results from 21 patients with GSD-II (infant, child, and adult forms) showed that concentrations of (Glc) 4 in both plasma and urine were at least a factor higher than those of normal controls at that age. Appeared to be higher than "2". Table 4 also shows the concentration of urine (Glc) 4 for some patients suffering from GSD-I and GSD-III. Patients suffering from GSD-III accumulate glycogen and secrete higher levels of (Glc) 4 . (Glc) 4 has been shown in vitro experiments to limit dextrin resulting from α-amylase degradation of glycogen (Walker, GJ and Whelan, WJ (1960), Biochem. J. 76, 257-263, Ugorski, M., et al. (1983) J. Exp. Pathol. 1, 27-38). Intravenous injection of glycogen (Glc) 4 in Rhesus monkeys has been shown to increase (Kumlien, J., et al. (1988) Clin. Chim. Acta 176 , 39-48). Acid α-glucosidase (GAA) has been reported to degrade glycogen at both 1 → 4 linkage and 1 → 6 linkage sites (branch sites) (Brown, BI et al. (1970) Biochem. 9, 1423-1428) . Thus, glycogen accumulated by deficiency of GAA (GSD-II) and debranching enzyme (de-branching enzyme) may have a similar structure. Increased glycogen release into the circulation, due to breakdown and turnover of glycogen-laden tissues, is expected to increase (Glc) 4 concentrations in plasma and urine. The concentrations of urine (Glc) 4 in GSD-I patients are within the control range. This may be due to the fact that in GSD-I, the main storage substance is fat rather than glycogen (Chen, YT and Burchell, A., (1995) in The Metbolic and Molecular Bases of Inherited Disease, 7 th Edition, Volume 2 (Scriver, CR, Beaudet, AL, Sly, WS, and Valle, D. Eds), pp. 935-965, McGraw-Hill, New York.

실시예 8Example 8

임상적 진단을 위한 HPLC 방법의 응용Application of HPLC Methods for Clinical Diagnosis

GSD-Ⅱ 환자들의 혈장 (Glc)4수준들은 본 명세서에서 최초로 보고되었다. 모든 유아성 발병 및 유년성 발병 환자들은 현저하게 높은 수준들을 갖는 반면에, 성년-발병 GSD-Ⅱ를 앓는 2 명의 환자들은 정상 범위 내에 있었다. 이 실험에서 GSD-Ⅱ 환자들에 대하여 측정된 뇨 (Glc)4의 농도는 19 내지 821 nmol/mg 크레아틴 (2.2 내지 92.8 mmol/mol 크레아틴)이었으며, 이는 Oberholzer 및 Sewell에 의하여 보고된 바 있는 5 명의 GSD-Ⅱ 환자들로부터의 수치 범위 ((1990)Clin. Chem. 36,1381)에 견줄 만한 것이다. Peelen 등에 의하여 보고된 수치들 (78 내지 324 mmol/mol 크레아틴)은 훨씬 더 높다 ((1994)Clin. Chem. 40,914-921). Lundblad와 그 공동 연구자들은 (Glc)4농도들을 mg/24 시간의 분비 속도로서 보고한 바가 있다 ((1976)Biomed. Mass SPectrom. 3,51-54). 이것은 (Glc)4농도 상태에 대한 가장 정확한 데이터를 제공할 수도 있으나, 24 시간 뇨 시료 수집은 임상적 진단셋팅에 있어서 실용적이지 못하다. 본 연구에서 얻어진 결과를 토대로 하면, 폼페병에 대한 높은 임상적 개연성 또는 위험성을 가지고 있는 환자들로부터의 (기지의 크레아틴 수준을 갖는) 뇨반 시료 (spot urine sample)는, 적당한 대조군 연령 범위가 비교를 위하여 사용된다면, 시료 접수 후 24 시간 이내에 추정적 진단을 내리기에 충분하다. 다음으로, 근육 생체검사 또는 피부 섬유아세포들이 전통적인 효소학에 의하여 질병 진단을 확신하기 위하여 추천될 수 있다.Plasma (Glc) 4 levels of GSD-II patients were first reported herein. All infantile and juvenile onset patients had significantly higher levels, while two patients with adult-onset GSD-II were within normal range. The concentration of urine (Glc) 4 measured for GSD-II patients in this experiment was 19 to 821 nmol / mg creatine (2.2 to 92.8 mmol / mol creatine), which was reported by Oberholzer and Sewell. Comparable to the numerical range from GSD-II patients ((1990) Clin. Chem. 36, 1381). The values reported by Peelen et al. (78-324 mmol / mol creatine) are much higher ((1994) Clin. Chem. 40, 914-921). Lundblad and co-workers have reported (Glc) 4 concentrations as a secretion rate of mg / 24 hours ((1976) Biomed. Mass SPectrom. 3, 51-54). This may provide the most accurate data on the (Glc) 4 concentration status, but 24-hour urine sample collection is not practical for clinical diagnostic settings. Based on the results obtained in this study, spot urine samples (with known creatine levels) from patients with high clinical probabilities or risks for Pompe disease were compared with appropriate control age ranges. If used, it is sufficient to make a presumptive diagnosis within 24 hours of sample receipt. Next, muscle biopsies or dermal fibroblasts may be recommended to assure disease diagnosis by traditional enzymatics.

실시예 9Example 9

생마커로서의 (Glc)(Glc) as a live marker 44 의 사용Use of

연구 피험체들.Study subjects.

피부 섬유아세포들 및/또는 근육 내 정상 GAA 활성의 1 % 이하로 감소된 활성을 가짐으로써 유아성 GSD-Ⅱ를 앓는 것으로 입증된 3 명의 유아들이 효소 치환 치료법의 Ⅰ/Ⅱ형 임상 시험을 위한 연구에서 채택되었다. 효소 공급원은 CHO 세포들을 분비하는 재조합 인간 GAA (recombinant human GAA, rhGAA)의 배양 배지로부터 정제된 rhGAA이었다. 연구는 심사 위원회 (institutional review board)에 의하여 승인을 받았으며, 부모의 서면 동의를 받았다. 상세한 환자 특성 및 심장, 폐, 신경 및 운동 기능들의 임상 평가는 임상 결과들을 보고하는 논문에 서술되어 있다 (Amalfitano A,등.(2001)Genet. Med. 3:132). 이러한 3 명의 환자들은 치료 개시 당시에 심각도의 관점에서 서로 다른 임상적 태위 (clinical presentation)를 갖고 있었다. 환자 1은 (Pt1) 생후 4 개월 된 때에 치료되었고, 발육 부진 (failure to thrive)을 동반한, 광범위 심장비대 (massive cardiomegaly), 심각한운동 지연 (severe motor delay), 및 음식섭취 곤란 (feeding difficulty)에 있어서 가장 진전된 상태에 있었다. Pt2는 생후 3 개월 된 때에 치료를 시작하였고, 광범위 심장비대, 중등도 (moderate) 운동 지연 및 음식섭취 곤란 증상을 나타내었다. Pt3는 생후 2 개월 반이 되는 때에 치료를 시작했을 때 질병의 초기 단계에 있었다. Pt3은 현저한 (significant) 운동 지연을 나타내었지만, 심장 비대 증상은 보이지 않았다.Study for Type I / II clinical trials of enzyme replacement therapy in three infants who have been shown to have infantile GSD-II with reduced activity below 1% of normal GAA activity in skin fibroblasts and / or muscles Was adopted. The enzyme source was rhGAA purified from the culture medium of recombinant human GAA (rhGAA) secreting CHO cells. The study was approved by an institutional review board, with written parental consent. Detailed patient characteristics and clinical evaluation of cardiac, lung, neurological and motor functions are described in a paper reporting clinical results (Amalfitano A, et al. (2001) Genet. Med. 3 : 132). These three patients had different clinical presentations in terms of severity at the start of treatment. Patient 1 was treated at 4 months of age (Pt1) and had massive cardiomegaly, severe motor delay, and feeding difficulty, accompanied by failure to thrive. Was in the most advanced state. Pt2 started treatment at 3 months of age and showed extensive cardiac hypertrophy, moderate exercise delay and difficulty eating. Pt3 was in the early stages of the disease when treatment began at two and a half months of age. Pt3 had a significant motor delay, but no cardiac hypertrophy symptoms.

(Glc)(Glc) 44 측정.Measure.

치료의 개시 이전 및 치료 도중 매 2 주 마다 혈장 및 6 시간 뇨를 수집하였다. 뇨 및 혈장 시료들 모두를 테스트 이전에 -20 ℃에서 동결시켰다. 뇨 및 혈장 내 (Glc)4수준들을 상기실시예 2에 서술된 바와 같이 유도체로 BAB를 사용하고 HPLC에 의하여 측정하였다. 정성 분석을 위하여, C5를 각각의 테스트 시료에 내부 표준물로서 가하였으며, 2 개의 대조군 시료들 ((Glc)4저함량 및 고함량)은 매일 측정되었다.Plasma and 6 hour urine were collected every two weeks before and during treatment. Both urine and plasma samples were frozen at −20 ° C. prior to testing. Urine and plasma (Glc) 4 levels were measured by HPLC using BAB as a derivative as described in Example 2 above. For qualitative analysis, C5 was added to each test sample as an internal standard, and two control samples ((Glc) 4 low and high) were measured daily.

HPLC 방법을 이용한 질병 진전 및 치료법에 대한 반응의 모니터링.Monitoring of disease progression and response to treatment using HPLC methods.

치료 이전 및 치료 도중에 있는 3 명의 환자들에 대한 뇨 (Glc)4수준을도 6에 나타내었다. 혈장 내 (Glc)4의 수준들을도 7에 나타내었다. 혈장 내 (Glc)4수준들은 치료 개시 당시의 임상적 심각성과 상관 관계가 있었다. 질병이 가장 진전된 단계에 있던 Pt1은 혈장 및 뇨에서 가장 높은 (Glc)4수준들을 나타내었으며, 반면에 질병이 중간 정도 심각하였던 Pt2는 (Glc)4함량에 있어서 중간 정도의 증가된 수준을 나타내었다. 가장 완화된 질병 징후들을 보였던 Pt3는 혈장에서만 (Glc)4의 증가를 나타내었으며, 뇨에서는 정상이었다. 폼페병에 대한 생마커로서, 혈장 내 (Glc)4측정이 뇨 내 측정보다 더욱 민감도를 지닌 것으로 보인다. 이는 뇨 내 (Glc)4수준들보다 혈장 내 (Glc)4의 상승 정도가 더 높다는 사실 및 Pt3는 정상 뇨 수준을 갖는다는 사실로부터 알 수 있다.Urine (Glc) 4 levels for three patients before and during treatment are shown in FIG. 6 . Levels in plasma (Glc) 4 are shown in FIG. 7 . Plasma (Glc) 4 levels correlated with clinical severity at the start of treatment. Pt1 at the most advanced stage of the disease exhibited the highest levels of (Glc) 4 in plasma and urine, while Pt2, which was moderately ill, exhibited moderately elevated levels of (Glc) 4 content. It was. Pt3, which showed the most mild signs of disease, showed an increase in plasma (Glc) 4 only and was normal in urine. As a biomarker for Pompe disease, the plasma (Glc) 4 measurement appears to be more sensitive than the urine measurement. This can be seen from the fact that the degree of elevation of plasma (Glc) 4 is higher than that of urine (Glc) 4 levels and that Pt3 has normal urine levels.

치료의 초기 2 내지 3 개월 동안, 3 명의 환자들 모두에 대하여 뇨 및 혈장에서 (Glc)4수준들은 감소하였다(도 6 및 7). 또한, 감소는 뇨 보다 혈장에서 더욱 현저하였다. 그러나, Pt1 및 Pt2에서의 (Glc)4수준들은 뒤이어 상승하였으며, 동시에 임상적 쇠퇴 (clinical decline) 및 rhGAA에 대한 항체의 생산이 수반되었다. 항체를 제거하고 혈장반출법 (plasmaphresis)에 대한 내성을 유도하기 위한 시도로서, IVIG, 시톡산 (cytoxan) 및 10 일 동안의 매일 효소 주입은 일시적인 임상적 호전을 가져왔지만, 뒤이어 다시 임상적 쇠퇴가 수반되었고, Pt1에서는 2차 면역-내성 치료법이 필요하였다. (Glc)4의 수준들과 임상적 경과 및 Pt1에 대한 면역-내성 치료법에 대한 반응 사이에는 상관성이 있었다(도 6 및 7). 임상적 경과와 면역-내성 치료법에 대한 반응 사이의 비슷한 상관성이 Pt2에서도 관찰되었다. 항-rhGAA 항체를 만들어 내지 않았던 Pt3는 정상 심장, 신경 및 운동 기능들을 유지하였다. Pt3에 대한 (Glc)4수준들은 치료의 초기 2 개월 동안 정상화되었으며, 그 이후에 거의 정상으로 유지되었다. 3 명의 환자들 모두에서 임상적 경과와 (Glc)4수준들의 상관성은 다시 한번 뇨보다는 혈장에서 더욱 현저하였다. 상기 결과들은 폼페병 환자들에서 (Glc)4수준들, 특히 혈장 내 (Glc)4수준들은 질병의 임상적 상태에 대한 지표가 된다는 사실을 강하게 암시한다. 혈액 내 (Glc)4의 측정은 폼페병에서 전반적인 질병 상태 및 치료법에 대한 치료적 반응을 분석하는 비-침습적인 방법을 제공할 수 있는 것으로 보이며, 따라서 근육 생체 검사를 피할 수 있을 것으로 보인다.During the initial two to three months of treatment, (Glc) 4 levels in urine and plasma were reduced for all three patients (FIGS. 6 and 7) . In addition, the decrease was more pronounced in plasma than in urine. However, (Glc) 4 levels in Pt1 and Pt2 subsequently rose, accompanied by clinical decline and production of antibodies to rhGAA. In an attempt to remove the antibody and induce resistance to plasmaphresis, IVIG, cytoxan and daily enzyme injection for 10 days resulted in temporary clinical improvement, but then again clinical decline Accompanied by Pt1, a second immuno-resistant therapy was needed. There was a correlation between the levels of (Glc) 4 and the clinical course and response to immuno-resistant therapies for Pt1 (FIGS. 6 and 7) . Similar correlations between clinical course and response to immuno-resistant therapies were observed in Pt2. Pt3, which did not produce anti-rhGAA antibodies, maintained normal cardiac, nerve and motor functions. (Glc) 4 levels for Pt3 normalized during the first two months of treatment and remained nearly normal after that. The correlation between clinical course and (Glc) 4 levels in all three patients was once again more pronounced in plasma than in urine. The results strongly suggest that (Glc) 4 levels, in particular plasma (Glc) 4 levels, are indicative of the clinical state of the disease in Pompe patients. Measurement of (Glc) 4 in the blood appears to provide a non-invasive way to analyze the overall disease state and therapeutic response to treatment in Pompe disease, and thus muscle biopsy may be avoided.

실시예 10Example 10

탠덤 질량 스펙트로메트리에 의한 (Glc)(Glc) by Tandem Mass Spectrometry 44 분석을 위한 안정한 동위 원소-표지된 내부 표준물(Internal Standard, I.S.)의 합성Synthesis of Stable Isotope-labeled Internal Standards for Analysis

Tonozuka 및 공동 연구진들의 방법을 이용하여 안정한, 동위 원소-표지된 내부 표준물을 합성하였다 (Tonozuka at al., (1994)Carbohydrate Research 261; 157; Tonozuka 등., (1996)J. Appli. Glycosci. 43:95). 이 방법에서, 삼당 파노오즈 (trisaccharide panose) (Glcα1-6Glcα1-4Glc)의 폴리머인 풀루란 (pullulan)은, [U-13C]글루코오즈의 존재 하에서, α-아밀라아제, TVA Ⅱ에 의하여 분해되었다. TVA Ⅱ는 파노오즈 생성물의 트랜스글리코실레이션 (transglycosilation)을 촉매하며, [U-13C]글루코오즈를 α1-4 및 α1-6 연결 모두에 부가함으로써, 환원성 말단에 표지된 잔기를 갖는 글루코오즈 테트라머를 형성한다.A stable, isotope-labeled internal standard was synthesized using the method of Tonozuka and co-workers (Tonozuka at al., (1994) Carbohydrate Research 261 ; 157; Tonozuka et al., (1996) J. Appli. Glycosci. 43:95 ). In this method, pullulan, a polymer of trisaccharide panose (Glcα1-6Glcα1-4Glc), was degraded by α-amylase, TVA II in the presence of [U- 13 C] glucose. . TVA II catalyzes the transglycosilation of panoose products and adds [U- 13 C] glucose to both α1-4 and α1-6 linkages, thereby reducing glucose with labeled residues at the reducing end Form tetramers.

100 mg의 풀루란 및 100 mg의 [U-13C6]글루코오즈를 pH 6.9의 50 mM 소듐 시트르산 2ml에 용해하여, 8 mg TVA Ⅱ를 함유하는 pH 6.0의 NaHPO4완충용액 100 ㎕와 혼합한 다음, 40 ℃에서 5.5 시간 동안 배양하였다. 혼합물을 얼음 상에서 냉각시키고, Amicon Centrifree 30 kDa 분자량 컷-오프 필터를 통하여 2000g에서 2 시간 동안 원심분리하였다. 여과액을 30 ㎛ 입자 크기의 Toyopearl HW-40S (Sulpeco, Bellefonte, PA)로 충진된 겔 여과 컬럼 (170 ×15 cm) 상에서 분별화시켜, 0.5 ml/min의 유속에서 dH2O로 용출시켰다. 분별화된 분획들을 65:35 아세토니트릴:H2O 내의 15 mM 암모늄 아세트산과 혼합하고, 이동상으로서 아세토니트릴:H2O (1:1, v/v)를 이용하여, 3.5 kV의 캐필러리 및 31 V의 콘 세팅을 이용한 일렉트로스프레이 이온화-질량 스펙트로메트리 (ESI-MS)에 의하여 분석하였다. [13C6]-표지된 헥소오즈 테트라머들을 포함하는 분획들을 모아서 진공하 40 ℃에서 6 시간 동안 Centrivap (Labconco)을 이용하여 건조시켰다. [13C6]-표지된 헥소오즈 테트라머들을 H2O에 재구성하였다. [13C6]-표지된 헥소오즈 테트라머들의 결합된 농도는, BAB-유도체화된 내부 표준물 (m/z 872)의 [M+Na]+의 강도를, 표지되지 않은 BAB-유도체화된 Glc4표준물 (m/z 866)의 그것과 비교함으로써, ESI-MS를 사용하여 결정되었다. 내부 표준물 (I.S.)의 순도는 자외선 검출기를 구비한 HPLC를 이용하여 BAB 유도체들을 분석함으로써 결정하였다. 유도체화된 올리고당들은, YMC-Pack Pro C18컬럼 (250 ×4.6 mm I.D., 5 ㎛) 상에서 36 분 동안 5:22:73 (v/v/v)의 0.05 mol/L 암모늄 아세트산: 아세토니트릴: H2O로부터 5:60:35 (v/v/v)의 0.05 mol/L 암모늄 아세트산: 아세토니트릴: H2O (v/v)에 이르는 농도 구배 용출로 분리하였다. 올리고당들은 진정 표준물들에 대해 잔류 시간들을 비교함으로써 확인되었다. 또한, 분획들은 HPLC 분리로부터 수집되었으며, 질소 기체 하에서 건조되어, 아래에 서술된 혈장 시료들에 대한 조건들과 동일한 조건 하에서 ESI-MS 및 ESI-MS/MS에 의하여 [M+Na]+이온들을 분석하였다.100 mg pullulan and 100 mg [U- 13 C 6 ] glucose were dissolved in 2 ml of 50 mM sodium citrate at pH 6.9 and mixed with 100 μl of NaHPO 4 buffer at pH 6.0 containing 8 mg TVA II. Next, incubated for 5.5 hours at 40 ℃. The mixture was cooled on ice and centrifuged at 2000 g for 2 hours through an Amicon Centrifree 30 kDa molecular weight cut-off filter. The filtrate was fractionated on a gel filtration column (170 × 15 cm) filled with Toyopearl HW-40S (Sulpeco, Bellefonte, PA) of 30 μm particle size and eluted with dH 2 O at a flow rate of 0.5 ml / min. Fractionated fractions are mixed with 15 mM ammonium acetic acid in 65:35 acetonitrile: H 2 O and 3.5 kV capillary, using acetonitrile: H 2 O (1: 1, v / v) as mobile phase. And electrospray ionization-mass spectrometry (ESI-MS) using a cone setting of 31 V. Fractions containing [ 13 C 6 ] -labeled hexose tetramers were collected and dried under vacuum at 40 ° C. for 6 hours using Centrivap (Labconco). [ 13 C 6 ] -labeled hexose tetramers were reconstituted in H 2 O. The combined concentration of [ 13 C 6 ] -labeled hexose tetramers is based on the strength of [M + Na] + of BAB-derivatized internal standard (m / z 872), unlabeled BAB-derivatized By comparing with that of the Glc 4 standard (m / z 866), it was determined using ESI-MS. The purity of the internal standard (IS) was determined by analyzing BAB derivatives using HPLC with an ultraviolet detector. Derivatized oligosaccharides were 0.05 mol / L ammonium acetic acid: acetonitrile in 5:22:73 (v / v / v) for 36 minutes on a YMC-Pack Pro C 18 column (250 × 4.6 mm ID, 5 μm): from H 2 O 5:60:35 (v / v / v) 0.05 mol / L ammonium acetate, of: was isolated by gradient elution up in H 2 O (v / v) : acetonitrile. Oligosaccharides were identified by comparing the retention times against true standards. In addition, fractions were collected from HPLC separations and dried under nitrogen gas to remove [M + Na] + ions by ESI-MS and ESI-MS / MS under the same conditions as for plasma samples described below. Analyzed.

겔 여과에 의하여 반응 혼합물로부터 분리된, 테트라헥소오즈 분획의 HPLC 분석은, 수 많은 성분들의 존재를 설명해 준다 (도 8참조). HPLC 분석으로부터 수집된 분획들은 ESI-MS 및 ESI-MS/MS를 이용하여 분석되었다. BAB 유도체화된 [13C6] 테트라헥소오즈에 대하여 기대되는 m/z 수치와 분별화 패턴을 갖는 네 가지 성분들이 확인되었다 (도 8의 피크 1 내지 4). 이러한 성분들 중의 하나 (도 8의 피크 4)는 그 잔류 시간 및 소듐화된 (sodiated) B3및 Y2단편 이온들 (각각 m/z 509 및 548)의 비율로부터 [13C6]Glc4로 확인되었다. 전술한 바와 같이 (실시예 6: 또한, An 등., (2000)Anal. Biochem. 287:136 참조), 모두 α1-4 연결들을 갖는 Glc4및 말토테트라오즈에 대한 이러한 2 가지 생성물 이온들의 비율에 있어서 차이가 있었다. m/z 548에 대한 509의 비율 (평균 ±2SD)은 이러한 내부 표준물 성분에 대하여 1.33 ±0.24 (n=10)인 것으로 나타났다. Glc4표준물의 경우에는, m/z 509의 542 (m/z 548에 대한 표지되지 않은 당량체 (equivalent))에 대한 비율 (평균 ±2SD)은 1.41 ±0.09 (n=5)이었다. 피크 2는 존재하는 주된 이소머이었고, Tonozuka 등에 의하여 트랜스글리코실레이션 반응의 주된 산물들 중의 하나로 확인된 IMIM일 것으로 판단되었다. 이러한 이소머에 대한 m/z 548에 대한 509의 비율은 0.34 ±0.10 (n=10)이었고, 이는 0.48 ±0.16 (n=5)인, 말토테트라오즈의 그것과 유사하였다. 피크 1에 대한 비율은 1.34 ±0.32 (n=8)이었다. 피크 1 및 3의 구조적 실체는 알려지지 않았으며, 피크 3은 테트라머 및 펜타머의 혼합물이었다. 파노오즈 (피크 5) 및 글루코오즈 (피크 6) 또한 표본 (preparation) 내에 존재하였다. 3 가지 주된 이소머들인, 피크 1, 2 및 4는, HPLC 및 MS 분석들에 의하여 결정된 바와 같이, 함께 내부 표준물 혼합물의 84 %를 구성하였다. 피크 1: 피크 2: 피크 4:의 비율은, 0.2: 1.7: 1.0이었다.HPLC analysis of the tetrahexose fraction, separated from the reaction mixture by gel filtration, illustrates the presence of numerous components (see FIG. 8 ). Fractions collected from HPLC analysis were analyzed using ESI-MS and ESI-MS / MS. Four components with m / z values and fractionation patterns expected for BAB derivatized [ 13 C 6 ] tetrahexose were identified (peaks 1-4 in FIG. 8 ). One of these components (peak 4 in FIG. 8 ) is [ 13 C 6 ] Glc 4 derived from its retention time and the ratio of sodiated B 3 and Y 2 fragment ions (m / z 509 and 548, respectively). It was confirmed. As described above (see Example 6: see also An et al., (2000) Anal. Biochem. 287 : 136), the ratio of these two product ions to Glc 4 and maltotetraose with both α1-4 linkages There was a difference. The ratio of 509 to m / z 548 (mean ± 2SD) was found to be 1.33 ± 0.24 (n = 10) for this internal standard component. For the Glc 4 standard, the ratio (mean ± 2SD) of m / z 509 to 542 (unlabeled equivalent to m / z 548) was 1.41 ± 0.09 (n = 5). Peak 2 was the major isomer present and was believed to be IMIM identified by Tonozuka et al as one of the major products of the transglycosylation reaction. The ratio of 509 to m / z 548 for this isomer was 0.34 ± 0.10 (n = 10), which was similar to that of maltotetraose, 0.48 ± 0.16 (n = 5). The ratio to peak 1 was 1.34 ± 0.32 (n = 8). The structural identity of peaks 1 and 3 is unknown and peak 3 was a mixture of tetramers and pentamers. Panoz (peak 5) and glucose (peak 6) were also present in the preparation. The three major isomers, peaks 1, 2 and 4 together constituted 84% of the internal standard mixture, as determined by HPLC and MS analyzes. The ratio of peak 1: peak 2: peak 4: was 0.2: 1.7: 1.0.

실시예 11Example 11

혈장 및 뇨 내 GlcPlasma and Urine Glcs 44 의 탠덤 질량 스펙트로메트리 분석 방법Method for analyzing tandem mass spectrometry

-70 ℃ 또는 -20 ℃에서 1 년까지 보관한, 대조군 및 환자의 뇨 및 혈장 시료들이 사용되었다. 정상 인간 혈청 (#1101)은 Biocell Laboratories (Rancho Dominguez, CA)로부터 얻었다. 뇨, 뇨반 및 혈장 시료들은 전술한 방법으로 BAB로유도체화되었다.Urine and plasma samples from control and patient were used, stored at -70 ° C or -20 ° C for up to 1 year. Normal human serum (# 1101) was obtained from Biocell Laboratories (Rancho Dominguez, CA). Urine, urine plaques and plasma samples were derivatized with BAB in the manner described above.

뇨:50 ㎕의 뇨를 25 ㎕ 100μmol/L 내부 표준물과 10 초 동안 소용돌이 혼합하였으며, 140 ㎕의 시약 (메탄올 내 149 mmol/L BAB, 400 mmol/L NaBH3CN 및 6 % 빙초산 함유)으로 80 ℃에서 45 분간 유도체화시켰다. GSD Ⅱ를 앓고 있는 환자들로부터의 뇨 시료들은, 200 ㎕ 뇨를 1.8 mL dH2O와 혼합함으로써, 분석 이전에 희석시킬 필요가 있었다. Urine: 50 μl of urine was vortex mixed with 25 μl 100 μmol / L internal standard for 10 seconds and with 140 μl of reagent (containing 149 mmol / L BAB, 400 mmol / L NaBH 3 CN and 6% glacial acetic acid in methanol). Derivatization at 80 ° C. for 45 minutes. Urine samples from patients suffering from GSD II needed to be diluted prior to analysis by mixing 200 μl urine with 1.8 mL dH 2 O.

뇨반:뇨를 14000 rpm에서 5 분 동안 원심분리하여, 그 상등액을 클린 튜브로 옮겼다. 그 상등액 (replicate) 30 ㎕를 면 린터 (linter) 페이퍼 (grade 903, Schleicher & Schuell, Keene, NH)에 스폿팅하여, 실온에서 밤새도록 건조시켰다. 남은 뇨는 -70 ℃에서 저장하였다. 2 ×1/4 인치 뇨반을 300 ㎕ dH2O에 넣고 실온에서 1 시간 동안 흔들어줌으로써 추출하였다. 추출물 100 ㎕를 50 ㎕, 2μM 내부 표준물과 혼합하고, 질소 하에서 건조시킨 다음, 20 ㎕ dH20에서 재구성하여 전술한 바와 같이 유도체화 하였다.Urine plaque: Urine was centrifuged at 14000 rpm for 5 minutes and the supernatant was transferred to a clean tube. 30 μl of the supernatant was spotted onto cotton linter paper (grade 903, Schleicher & Schuell, Keene, NH) and dried overnight at room temperature. The remaining urine was stored at -70 ° C. 2 × 1/4 inch urine plaques were extracted by shaking in 300 μl dH 2 O and shaking at room temperature for 1 hour. 100 μl of the extract was mixed with 50 μl, 2 μM internal standard, dried under nitrogen and then reconstituted in 20 μl dH 2 0 to derivatize as described above.

혈장 및 혈청:100 ㎕의 혈장 또는 혈청 및 50 ㎕, 2 μmol/L 내부 표준물을 500 ㎕ 메탄올과 소용돌이 혼합하고, 14000g에서 5 분간 원심분리하였다. 상등액을 N2하에서 건조시키고, 20 ㎕ dH2O에서 재구성한 다음, 100 ㎕ 시약 (메탄올 내 400 mM BAB, 2.0 mol/L NaBH3CN 및 7.5 % 빙초산 함유)을 이용하여 80 ℃에서 45 분간 유도체화하였다. Plasma and Serum: 100 μl of plasma or serum and 50 μl, 2 μmol / L internal standard were vortex mixed with 500 μl methanol and centrifuged at 14000 g for 5 minutes. The supernatant was dried under N 2 , reconstituted in 20 μl dH 2 O and then derivatized for 45 minutes at 80 ° C. using 100 μl reagent (containing 400 mM BAB, 2.0 mol / L NaBH 3 CN and 7.5% glacial acetic acid in methanol). It was made.

유도체화된 뇨, 뇨반 추출물 및 혈장 시료들은 전술한 바와 같이, C18 카트리지로 고체상 추출법을 이용하여 정제하였다 (실시예 2; 및 An 등.,Anal. Biochem. 287:136 참조). 용출액을 40 ℃, N2하에서 건조시키고, 80:20 메탄올:H2O (v/v)에서 재구성한 다음, 96-웰 미소적정 플레이트에 옮겼다.Derivatized urine, urine plaque extracts and plasma samples were purified using solid phase extraction with a C18 cartridge as described above (see Example 2 ; and An et al., Anal. Biochem. 287 : 136). The eluate was dried under 40 ° C., N 2 , reconstituted in 80:20 methanol: H 2 O (v / v) and then transferred to a 96-well microtiter plate.

보정군 (Calibrators):2.5 내지 200 μmol/L 범위의 Glc4표준물을 가한 대조군 성인 뇨를 사용하여 뇨 보정군을 제조하였다. 뇨반 보정군은 dH20를 사용하여 제조하였으며, 0.1 내지 10 μmol/L 범위이었다. 혈장 보정군 및 품질 관리 시료들은 0.1 내지 10 μmol/L 범위의 Glc4표준물을 가한 Biocell 정상 인간 혈청을 사용하여 제조하였다. Calibrators: Urine correction groups were prepared using control adult urine to which Glc 4 standards in the range of 2.5 to 200 μmol / L were added. The urinary plaque group was prepared using dH 2 O and ranged from 0.1 to 10 μmol / L. Plasma correction groups and quality control samples were prepared using Biocell normal human serum with Glc 4 standard in the range of 0.1-10 μmol / L.

질량 스펙트로메트릭 분석 및 정량:뇨 및 혈장 시료들을 다중 반응 모니터링을 이용하여, 일렉트로스프레이 이온화-탠덤 질량 스펙트로메트리 (ESI-MS/MS)로 분석하였다. (Glc)4및 내부 표준물은, 각각, m/z 866으로부터 m/z 509로의 전이 및 m/z 872로부터 m/z 509로의 전이 (transition)에 따라 검출되었다. 뇨-유도체화된 올리고당 유도체들은 40 ㎕/min의 유속의 80:20 메탄올:H2O (v/v) 이동상으로 주입되었다. 혈장 및 뇨반 시료들은, 시료들을 농축하기 위하여, 유속 200 ㎕/min의 80:20 메탄올:H2O (v/v)를 이동상으로 하는 2 ×100 mm C18 컬럼 (Keystone Scientific Inc.)을 이용한, 부가적인 액체 크로마토그래피 단계를 포함하는 동일한 방법을 사용하여 분석하였다. 총 분석 시간은 뇨 시료들에 대하여 2.5 분이었으며, 혈장 및 뇨반 시료들에 대하여 3.0 분이었다. 90 V의 콘 전압, 3.5 kV의 캐필러리 전압, 40 eV의 충돌 에너지 및 3.1 ×10-3mBar의 아르곤 충돌 기체 압력이 사용되었다. 시료들은 가해진 (Glc)4농도에 대한 내부 표준물에 대한, (Glc)4표준물에 대한 MRM 신호들의 비율을 도시함으로써 유도된 외부 보정 곡선을 이용하여 정량되었다. Mass Spectrometric Analysis and Quantitation: Urine and plasma samples were analyzed by electrospray ionization-tandem mass spectrometry (ESI-MS / MS) using multiple reaction monitoring. (Glc) 4 and internal standards were detected according to the transition from m / z 866 to m / z 509 and the transition from m / z 872 to m / z 509, respectively. Urine-derivatized oligosaccharide derivatives were injected into an 80:20 methanol: H 2 O (v / v) mobile phase at a flow rate of 40 μl / min. Plasma and urine plaque samples were subjected to a 2 × 100 mm C18 column (Keystone Scientific Inc.) with a mobile phase of 80:20 methanol: H 2 O (v / v) at a flow rate of 200 μl / min to concentrate the samples. Analyzes were performed using the same method with additional liquid chromatography steps. The total analysis time was 2.5 minutes for urine samples and 3.0 minutes for plasma and urine plaque samples. A cone voltage of 90 V, a capillary voltage of 3.5 kV, an impact energy of 40 eV and an argon impingement gas pressure of 3.1 × 10 −3 mBar were used. Samples were quantified using an external calibration curve derived by plotting the ratio of MRM signals to the (Glc) 4 standard relative to the internal standard to the (Glc) 4 concentration applied.

크레아틴 측정:뇨 및 뇨반 추출물들에서의 Glc4농도들은 크레아틴의 농도와 관련이 있었다. 뇨 내 크레아틴은 피크릭 산 (picric acid) 방법 (Jaffe 등., (1886)Physiol. Chem. 10:391)을 사용하여 측정되었고, 대응되는 뇨 및 뇨반 추출물 시료들은, 다른 문헌들에서도 공표되어 있는, 안정한 동위 원소 희석 방법을 사용하여 ESI-MS/MS에 의하여 측정되었다. Creatine Determination: Glc 4 concentrations in urine and urine plaque extracts were related to the concentration of creatine. Urinary creatine was measured using the picric acid method (Jaffe et al., (1886) Physiol. Chem. 10 : 391), and the corresponding urine and urinary plaque extract samples were published in other literature. It was measured by ESI-MS / MS using a stable isotope dilution method.

ESI-MS/MS에 의한 뇨 및 혈장 분석의 유효성:뇨 및 혈장 분석들은 보정군 (calibrators) 및 품질 관리 (QC) 시료들의 반복 분석 (replicate analysis)에 의하여 그 유효성이 확인되었다. 부가하여, ESI-MS/MS에 의하여 결정된 환자 및 대조군 시료들 내 Glc4농도들은 HPLC-UV에 의하여 결정된 결과들과 비교되었다. 뇨 보정 곡선들 및 QC들은 4 주 기간에 걸쳐 분석되었으며, 혈장 보정 곡선들 및 QC들은 8 주 기간에 걸쳐 분석되었다. Effectiveness of Urine and Plasma Analysis by ESI-MS / MS: Urine and plasma analyzes were validated by repeated analysis of calibrator and quality control (QC) samples. In addition, Glc 4 concentrations in patient and control samples determined by ESI-MS / MS were compared with the results determined by HPLC-UV. Urine correction curves and QCs were analyzed over a four week period and plasma correction curves and QCs were analyzed over an eight week period.

뇨용 보정 곡선들 및 QC들의 시간에 따른 변화 (interday variation):뇨 보정 곡선은, Glc4의 농도가 하나 또는 두 자리수 크기만큼 다를 수 있는, 대조군 및환자 시료들을 정량하기 위하여, 2가지 농도 범위들에 걸쳐 분할되었다. 보정 곡선 기울기의 시간에 따른 변화는, 낮은 농도 범위인 2.5 내지 70 μM에 대하여 1.3 %이었으며, 높은 농도 범위인 40 내지 200 μmol/L 범위 (n=5)에 대하여 2.3 %이었다. 평균 ±보정 곡선의 SD 결정 계수 (coefficient of determination) (r2)는, 4 주간에 걸쳐, 저농도 및 고농도 범위에 대하여 각각 (n=5), 0.998 ±0.001 및 0.998 ±0.001이었다. 보정 곡선의 시간에 따른 정밀성 (interday precision)및 평균 정확성 (mean accuracy)이 표 6에 나타나 있다. 31.6 mmol/mol 크레아틴의 평균 Glc4농도를 갖는 환자 시료의 반복 분석에 의하여 결정된 동일자 (intraday) 및 이일자 (interday) 정밀성 (cv)은, 각각 2.6 % (n=5) 및 5.0 % (n=4)이었다. 0.4 mmol/mol 크레아틴의 평균 Glc4농도를 갖는 대조군 시료에 대하여는, 동일자 및 이일자 정밀성은, 각각 4.6 % (n=5) 및 24.2 % (n=4)이었다. Urine correction curves and QD interday variation: The urine correction curve is divided into two concentration ranges to quantify control and patient samples where the concentration of Glc 4 can vary by one or two orders of magnitude. Was split across. The change over time of the slope of the calibration curve was 1.3% for the low concentration range of 2.5 to 70 μM and 2.3% for the high concentration range of 40 to 200 μmol / L (n = 5). The SD coefficient of determination (r 2 ) of the mean ± correction curve was (n = 5), 0.998 ± 0.001 and 0.998 ± 0.001 for the low and high concentration ranges, respectively, over four weeks. The accuracy and mean accuracy of the calibration curve over time is shown in Table 6. Intraday and interday precision (cv), determined by repeated analysis of patient samples with mean Glc 4 concentration of 31.6 mmol / mol creatine, were 2.6% (n = 5) and 5.0% (n = 4) was. For control samples with an average Glc 4 concentration of 0.4 mmol / mol creatine, the same and two-day precisions were 4.6% (n = 5) and 24.2% (n = 4), respectively.

[표 6]TABLE 6

농도 (Nominal)μmol/LNominal μmol / L 평균 농도 (mean)μmol/LAverage concentration (mean) μmol / L cv(%)cv (%) 에러 %error % 저농도 보정 범위 (2.5 내지 70 μmol/L)Low concentration calibration range (2.5 to 70 μmol / L) 2.552040702.55204070 2.44.420.540.869.52.44.420.540.869.5 36.015.76.11.80.936.015.76.11.80.9 3.513.0-2.3-2.00.83.513.0-2.3-2.00.8 고농도 보정 범위 (40 내지 200 μmol/L)High concentration calibration range (40 to 200 μmol / L) 40701001502004070100150200 40.269.0100.3151.3199.240.269.0100.3151.3199.2 2.42.23.02.31.12.42.23.02.31.1 -0.41.4-0.3-0.90.4-0.41.4-0.3-0.90.4

혈장용 보정 곡선들 및 QC들의 시간에 따른 변화:혈장을 0.1 내지 2.5 μmol/L 및 1.0 내지 10 μmol/L에 걸쳐서 정량하였고, 8 주간에 걸친 보정 곡선 기울기의 날짜에 따른 변화는, 각각 20.3 % 및 20.6 %이었다 (n=7). 평균 ±SD r2값은 저농도 범위에 대하여 0.998 ±0.001이었고, 고농도 범위에 대하여 0.994 ±0.009이었다 (n=7). 보정 곡선의 날짜에 따른 정밀성 (interday precision)및 평균 정확성 (mean accuracy)이 표 7에 나타나 있다. 혈장 QC들은 보정군들을 제조하기 위하여 사용된 것과 동일한 정상 인간 혈장 풀 (pool)을 사용하여 제조되었다. 이러한 혈장에서 작은 량의 내생적 Glc4가 검출 및 결정되었으며, 계산에 고려되었다. 혈장 QC들의 이일자 및 동일자 반복 분석에 대한 결과들이 표 8 및 표 9에 각각 나타나 있다. Changes over time of plasma calibration curves and QCs: Plasma was quantified over 0.1-2.5 μmol / L and 1.0-10 μmol / L, with changes in the calibration curve slope over 8 weeks, 20.3%, respectively. And 20.6% (n = 7). Mean ± SD r 2 values were 0.998 ± 0.001 for the low concentration range and 0.994 ± 0.009 for the high concentration range (n = 7). The daily precision and mean accuracy of the calibration curves are shown in Table 7. Plasma QCs were prepared using the same normal human plasma pool used to prepare the correction groups. Small amounts of endogenous Glc 4 in these plasmas were detected and determined and taken into account in the calculations. Results for two-day and same-day repeated analysis of plasma QCs are shown in Tables 8 and 9, respectively.

[표 7]TABLE 7

농도 (Nominal)μmol/LNominal μmol / L 평균 농도 (mean)μmol/LAverage concentration (mean) μmol / L cv(%)cv (%) 에러 %error % 저농도 보정 범위 (0.1 내지 2.5 μmol/L)Low concentration calibration range (0.1 to 2.5 μmol / L) 0.10.250.51.02.50.10.250.51.02.5 0.080.260.520.982.500.080.260.520.982.50 28.08.69.58.00.928.08.69.58.00.9 -18.32.53.3-1.9-0.1-18.32.53.3-1.9-0.1 고농도 보정 범위 (1.0 내지 10.0 μmol/L)High concentration calibration range (1.0 to 10.0 μmol / L) 1.02.55.010.01.02.55.010.0 1.072.665.6310.101.072.665.6310.10 11.99.011.99.011.99.011.99.0 7.16.37.16.37.16.37.16.3

[표 8]TABLE 8

이일간 분석Two-day analysis 농도 (Nominal)μmol/LNominal μmol / L 평균 농도 (mean)μmol/LAverage concentration (mean) μmol / L cv(%)(n=5)cv (%) (n = 5) 평균 에러 %(n=5)Average error% (n = 5) QC 1QC 2QC 3QC 1QC 2QC 3 0.201.258.00.201.258.0 0.181.308.710.181.308.71 21.57.51.821.57.51.8 -8.54.28.9-8.54.28.9

[표 9]TABLE 9

이일간 분석Two-day analysis 농도 (Nominal)μmol/LNominal μmol / L 평균 농도 (mean)μmol/LAverage concentration (mean) μmol / L cv(%)(n=7)cv (%) (n = 7) 평균 에러 %(n=7)Average error% (n = 7) QC 1QC 2QC 3QC 1QC 2QC 3 0.201.258.00.201.258.0 0.241.298.430.241.298.43 36.314.211.236.314.211.2 22.13.35.422.13.35.4

실시예 12Example 12

ESI-MS/MS 및 HPLC 분석들의 비교Comparison of ESI-MS / MS and HPLC Analyzes

HPLC 방법들에 의하여 분석된 24개 뇨 시료들과 29개 혈장 시료들 (환자 및 대조군들)의 결과들이 ESI-MS/MS 방법에 의한 결과들과 비교되었다 (도 9도 10). 뇨 시료들의 경우에는, y = 0.97x - 4.0 ; Sy/x= 6.5 및 r2= 0.82이었다. 혈장 시료들의 경우에는, y = 0.62x + 0.16 ; Sy/x= 0.31 및 r2= 0.502이었다. 데이터에 대한 Bland-Altman 분석 (Bland 등., (1986)Lancet 1:307)을 이용한 결과, 뇨 및 혈장에 대해 일치되는 범위는 (limits of agreement) [평균 차이 (HPLC-ESI-MS/MS) ±차이의 2 SD]은, 각각 3 ±12.4 및 0.1 ±0.72이었다.The results of 24 urine samples and 29 plasma samples (patients and controls) analyzed by HPLC methods were compared with the results by the ESI-MS / MS method ( FIGS. 9 and 10 ). For urine samples, y = 0.97x-4.0; S y / x = 6.5 and r 2 = 0.82. For plasma samples, y = 0.62x + 0.16; S y / x = 0.31 and r 2 = 0.502. Using a Bland-Altman analysis of the data (Bland et al., (1986) Lancet 1 : 307), the consensus range for urine and plasma is (limits of agreement) [mean difference (HPLC-ESI-MS / MS) 2 SD of ± difference] was 3 ± 12.4 and 0.1 ± 0.72, respectively.

실시예 13Example 13

액체 및 반점화된 뇨 시료들 내 GlcGlc in liquid and spotted urine samples 44 분석의 비교Comparison of Analysis

37쌍의 액체 및 반점 뇨 시료들로부터 Glc4농도들을 결정하였다. 농도들의 비교 결과를도 11에 나타내었다. y = 0.99x - 0.38 ; Sy/x= 5.36 및 r2= 0.954이었다. Bland-Altman 분석에 대한 일치의 한계들 [평균 차이 (HPLC-ESI-MS/MS) ±차이의 2 SD]은, 0.55 ±10.4이었다.Glc 4 concentrations were determined from 37 pairs of liquid and spot urine samples. A comparison result of the concentrations is shown in FIG. 11 . y = 0.99x-0.38; S y / x = 5.36 and r 2 = 0.954. The limits of agreement for the Bland-Altman analysis [2 SD of Mean Difference (HPLC-ESI-MS / MS) ± Difference] were 0.55 ± 10.4.

실시예 14Example 14

분석에 방해가 될 수 있는 것들에 대한 조사Investigate what may interfere with the analysis

[M+Na]+이온들의 강도를 최적화하기 위하여 높은 콘 전압 (90V)이 사용되었다. 이러한 전압에서, 일부 인-쏘오스 (in-source) 단편화 (fragmentation)가 발생하며, 따라서 단편화되어 m/z 866 생성물 이온을 만들어 내는, 더 큰 질량의 헥소오즈 올리고머들이 Glc4분석을 방해할 수 있다. 이러한 사항을 조사하기 위하여, 다른 콘 전압에서 말토펜타오즈 및 말토헥사오즈의 인-쏘오스 단편화 정도를 결정하였다. 부가하여, GSD Ⅱ 환자 시료들 내의 더 큰 질량을 갖는 헥소오즈 올리고머들의 m/z 866에 대한 기여도를 평가하였다. 유속 10 ㎕/분으로 주사 펌프 (모델)을 사용하여, 질량 스펙트로미터에 80:20 메탄올: H2O (v/v) 내의 12μmol/L 말토펜타오즈 및 말토헥사오즈 BAB-유도체들을 주입하였다. 콘 전압은 30 V부터 100 V까지 증가되었고, m/z 866 및 [M+Na]+의 상대 강도들이 결정되었다. 말토펜타오즈의 경우에는, m/z 866의 상대 강도가, 30 V에서 m/z 1028의 강도의 2.5 %부터 100 V에서 4.6 %까지, 콘 전압에 따라 증가되었다. 말토헥사오즈의 경우에는, m/z 866의 상대 강도가 콘 전압에 따라 증가되지 않았다. 90 V에서, 양 표준들에 대한 [M+Na]+의 상대 강도는 비교될 만하였다 (4 %). 12 명의 GSD Ⅱ 환자 뇨 시료들의 BAB-유도체들을 100 amu.sec-1의 속도로, m/z 830 및 1400 사이에서 스캐닝함으로써 MS1 모드에서 분석하였다. 존재하는 헥소오즈 펜타머(들), 헥소오즈 헥사머(들) 및 헥소오즈 헵타머(들)의 m/z 866에 대한 [M+Na]+의 평균 상대 강도들은, 각각 5.2, 2.8 및 3.6%로 결정되었다. 따라서, 이러한 헥소오즈 올리고머 올리고당들의 m/z 866 신호에 대한 조합된 기여도는 0.46 %로 결정되었다.High cone voltage (90V) was used to optimize the strength of [M + Na] + ions. At this voltage, some in-source fragmentation occurs, so larger mass hexose oligomers, fragmented, resulting in m / z 866 product ions can interfere with Glc 4 analysis. have. To investigate this, the degree of phosphorus-source fragmentation of maltopentaose and maltohexaoz at different cone voltages was determined. In addition, the contribution to m / z 866 of heaviose oligomers with greater mass in GSD II patient samples was evaluated. A mass spectrometer was injected with 12 μmol / L maltopentaose and maltohexaose BAB-derivatives in 80:20 methanol: H 2 O (v / v) using an injection pump (model) at a flow rate of 10 μl / min. The cone voltage was increased from 30 V to 100 V and the relative intensities of m / z 866 and [M + Na] + were determined. In the case of maltopentaose, the relative intensity of m / z 866 increased with cone voltage, from 2.5% of the intensity of m / z 1028 at 30V to 4.6% at 100V. In the case of maltohexaoz, the relative strength of m / z 866 did not increase with cone voltage. At 90 V, the relative intensities of [M + Na] + for both standards were comparable (4%). BAB-derivatives of 12 GSD II patient urine samples were analyzed in MS1 mode by scanning between m / z 830 and 1400 at a rate of 100 amu.sec −1 . The average relative intensities of [M + Na] + for m / z 866 of hexose pentamer (s), hexose hexamer (s) and hexose heptamer (s) present are 5.2, 2.8 and 3.6, respectively. % Was determined. Thus, the combined contribution of these hexose oligomeric oligosaccharides to the m / z 866 signal was determined to be 0.46%.

실시예 15Example 15

TMS를 사용한 신생아 스크리닝 분석Neonatal Screening Analysis Using TMS

(Glc)4를 생마커로 사용하여 폼페병을 앓는 신생아들을 스크리닝하기 위하여 TMS를 기초로 하는 분석법이 이용되었다. (통상적으로, 발꿈치 채혈로 얻어진) 건조 혈액 반점들을 함유하는 신생아 스크리닝 카드들을 제조하였다. 카드로부터 디스크 모향의 혈반을 뚫어 내어 올리고당들을 추출하기 위한 용매를 포함하는 바이알 (vial)에 투입하였다. 내부 표준물을 미리 알고 있는 양만큼 각각의 바이알에 가하였다 (예를 들어, 모노머들 중의 하나가 U-13C-글루코오즈 동족체로 치환된 (Glc)4테트라머). 다음으로, 올리고당들을 부틸-PABA를 사용하여 시료 내에서 유도체화하였다. 유도체화된 시료는실시예 11에 개시된 바와 같이 TMS에 의하여 분석하였다. 데이터들은 컴퓨터에 의하여 수집되어 각각의 시료 내 (Glc)4의 농도를 결정하기 위하여 분석되었다 (즉, 내부 표준물과 분석물에 의하여 생산된 신호들의 비율을 비교함으로써). 기준치 이상의 수치들은 폼페병의 지표가 될 수 있다.TMS-based assays were used to screen newborns with Pompe disease using (Glc) 4 as a live marker. Newborn screening cards containing dry blood spots (typically obtained by heel blood collection) were prepared. The plaques of the disc mothers were removed from the card and placed in a vial containing a solvent for extracting oligosaccharides. An internal standard was added to each vial in a known amount (eg, (Glc) 4 tetramer in which one of the monomers was substituted with a U- 13 C-glucose analog). Oligosaccharides were then derivatized in the sample using butyl-PABA. Derivatized samples were analyzed by TMS as described in Example 11 . Data were collected by computer and analyzed to determine the concentration of (Glc) 4 in each sample (ie, by comparing the ratio of signals produced by the analyte with the internal standard). Levels above the baseline can be an indicator of Pompe disease.

선택적으로, 분석물은 항-(Glc)4항체가 화학적으로 접합된 상자성 폴리스티렌 구 (paramagnetized polystyrene spheres) (Dynabeads)와 시료를 배양함으로써 유도체화 이전에 농축된다. 비드들 (beads)은 자석에 의하여 수집되고, 분석물은 적당한 용매를 사용하여 비드들로부터 용출된다.Optionally, the analyte may contain paramagnetized polystyrene spheres (Dynabeads) chemically conjugated to anti- (Glc) 4 antibodies. ) And the sample is concentrated before derivatization. Beads are collected by a magnet and the analyte is eluted from the beads using a suitable solvent.

다른 선택적인 단계로서, 글루코오즈 모노머의 농축물은 TMS 분석 이전에 시료 내에서 환원된다. 한 가지 프로토콜에서, 글루코오즈 옥시다아제가 유도체화 이전에 시료에 가해진다. 다른 대체적인 프로토콜에서는, 유도체화된 글루코오즈 모노머가, TMS 단계 이전에 액체 크로마토그래피 단계 (역상)에 의하여 분리된다.As another optional step, the concentrate of glucose monomer is reduced in the sample prior to TMS analysis. In one protocol, glucose oxidase is added to the sample prior to derivatization. In another alternative protocol, the derivatized glucose monomer is separated by a liquid chromatography step (reverse phase) prior to the TMS step.

상기 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 것으로서, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 본 발명은 하기 청구범위에 기재되어 있으며, 청구범위의 균등물들도 본 발명에 포함된다.The above examples are intended to illustrate the invention and should not be construed as limiting the invention. The invention is described in the following claims, with equivalents of the claims to be included therein.

Claims (54)

피험체에서 당원축적병을 스크리닝하는 방법에 있어서, 피험체로부터 얻은 생물학적 시료 중의 헥소오즈 테트라당 (Glc)4의 농도를 결정하는 단계 및, 상기 농도를 기준치와 비교하는 단계를 포함하며, 상기 생물학적 시료 중의 (Glc)4가 기준치보다 높은 값으로 검출되면 피험체가 당원축적병을 앓고 있는 것으로 확인되는, 방법.A method for screening glycogen accumulation bottles in a subject, the method comprising determining a concentration of hexose tetrasaccharide (Glc) 4 in a biological sample obtained from a subject, and comparing the concentration to a reference value, wherein the biological And when (Glc) 4 in the sample is detected at a value higher than the reference value, the subject is confirmed to have glycogen accumulation disease. 제1항에 있어서, 상기 (Glc)4는 α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.The structure of claim 1, wherein (Glc) 4 is a structure of α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc. Characterized by having a. 제1항에 있어서, 상기 (Glc)4의 농도는 정량적 방법을 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the concentration of (Glc) 4 is determined using a quantitative method. 제3항에 있어서, 상기 (Glc)4는 탠덤 질량 스펙트로메트리 (tandem mass spectrometry), 질량 스펙트로메트리 (mass spectrometry), 액체 크로마토그래피 (liquid chromatography) 및 면역정제법 (immunopurification)으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의하여 정량되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 3, wherein (Glc) 4 is selected from the group consisting of tandem mass spectrometry, mass spectrometry, liquid chromatography, and immunopurification. Characterized in that quantified by the selected method. 제1항에 있어서, 상기 (Glc)4의 농도는 준-정량적 (semi-quantitative) 방법을 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the concentration of (Glc) 4 is determined using a semi-quantitative method. 제1항에 있어서, 상기 당원축적병은 폼페병 (당원축적병 Ⅱ형), 당원축적병 Ⅲ형, 및 당원축적병 Ⅳ형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the glycogen accumulating disease is selected from the group consisting of Pompe disease (glucogen accumulating disease type II), glycogen accumulating disease type III, and glycogen accumulating disease type IV. 제1항에 있어서, 상기 피험체는 인간 피험체인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the subject is a human subject. 제7항에 있어서, 상기 인간 피험체는 신생아 피험체인 것을 특징으로 하는 방법.8. The method of claim 7, wherein said human subject is a newborn subject. 제1항에 있어서, 상기 생물학적 시료는 체액 시료 (body fluid sample)인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the biological sample is a body fluid sample. 제9항에 있어서, 상기 체액 시료는 혈액, 혈장, 혈청, 뇨, 타액 (sputum) 및 양막 유체 (amniotic fluid)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.10. The method of claim 9, wherein the bodily fluid sample is selected from the group consisting of blood, plasma, serum, urine, saliva and amniotic fluid. 제10항에 있어서, 상기 체액 시료는 신생아 혈액 시료인 것을 특징으로 하는방법.The method of claim 10, wherein the bodily fluid sample is a newborn blood sample. 제11항에 있어서, 상기 신생아 혈액 시료는 건조 혈반 (dried blood spot)인 것을 특징으로 하는 방법.12. The method of claim 11, wherein said newborn blood sample is a dried blood spot. 제9항에 있어서, 상기 체액 시료는 건조 뇨 시료인 것을 특징으로 하는 방법.10. The method of claim 9, wherein the body fluid sample is a dry urine sample. 제1항에 있어서, 상기 생물학적 시료는 세포 또는 조직 시료인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the biological sample is a cell or tissue sample. 제1항에 있어서, 상기 기준치는 미리 정해진 수치인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the reference value is a predetermined value. 제1항에 있어서, 상기 기준치는 대응되는 피험체들의 집단에서 발견되는 (Glc)4의 농도들에 기초하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the reference value is based on concentrations of (Glc) 4 found in a corresponding population of subjects. 제16항에 있어서, 상기 대응되는 피험체들의 집단은 질병을 앓지 않는 피험체들의 집단인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 16, wherein the corresponding population of subjects is a population of subjects not suffering from disease. 제1항에 있어서, 당원축적병을 앓는 것으로 확인된 피험체에 대하여 부가적인 진단 테스트를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, further comprising performing additional diagnostic tests on the subject identified as having glycogen accumulation disease. 피험체에서 폼페병 (당원축적병 Ⅱ형)을 스크리닝하는 방법에 있어서, 피험체로부터 얻은 생물학적 시료 중의 헥소오즈 테트라당 (Glc)4의 농도를 결정하는 단계 및, 상기 농도를 기준치와 비교하는 단계를 포함하며, 상기 생물학적 시료 중의 (Glc)4가 기준치보다 높은 값으로 검출되면 피험체가 폼페병을 앓고 있는 것으로 확인되는, 방법.A method for screening Pompe disease (Glycogen accumulation bottle type II) in a subject, the method comprising the steps of: determining the concentration of hexose tetrasaccharide (Glc) 4 in a biological sample obtained from the subject, and comparing the concentration to a reference value Wherein the subject is identified as having Pompe disease if (Glc) 4 in the biological sample is detected at a value higher than a reference value. 제19항에 있어서, 상기 (Glc)4는 α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.The structure of claim 19, wherein (Glc) 4 is a structure of α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc. Characterized by having a. 제19항에 있어서, 상기 (Glc)4의 농도는 정량적 방법을 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 19, wherein the concentration of (Glc) 4 is determined using a quantitative method. 제20항에 있어서, 상기 (Glc)4는 탠덤 질량 스펙트로메트리에 의하여 정량되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 20, wherein (Glc) 4 is quantified by tandem mass spectrometry. 제22항에 있어서, 상기 생물학적 시료 중의 올리고당들은 탠덤 질량 스펙트로메트리 이전에, 부틸-파라-아미노벤조산에 의하여 유도체화되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 22, wherein the oligosaccharides in the biological sample are derivatized with butyl-para-aminobenzoic acid prior to tandem mass spectrometry. 제22항에 있어서, 상기 탠덤 질량 스펙트로메트리에 의한 정량은 내부 표준물로서 [U-13C]글루코오즈 표지된 헥소오즈 테트라머를 사용하여 표준화되는 것을 특징으로 하는 방법.23. The method of claim 22, wherein the quantitation by tandem mass spectrometry is normalized using [U- 13 C] glucose labeled hexose tetramer as internal standard. 제24항에 있어서, 상기 내부 표준물은, α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc의 구조를 갖는 [U-13C] 표지된 헥소오즈 테트라머를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The structure of claim 24, wherein the internal standard has a structure of α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc. And a [U- 13 C] labeled hexose tetramer with a. 제19항에 있어서, 상기 (Glc)4의 농도는 준-정량적 방법을 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 19, wherein the concentration of (Glc) 4 is determined using a quasi-quantitative method. 제19항에 있어서, 상기 기준치는 미리 정해진 수치인 것을 특징으로 하는 방법.20. The method of claim 19, wherein the reference value is a predetermined value. 제27항에 있어서, 상기 미리 정해진 기준치는 대응되는 피험체들의 집단에서 발견되는 (Glc)4의 농도들에 기초하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 27, wherein the predetermined reference value is based on concentrations of (Glc) 4 found in the corresponding population of subjects. 제28항에 있어서, 상기 대응되는 피험체들의 집단은 질병을 앓지 않는 피험체들의 집단인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 28, wherein the corresponding population of subjects is a population of subjects that do not suffer from the disease. 제19항에 있어서, 폼페병을 앓는 것으로 확인된 피험체에 대하여 부가적인 진단 테스트를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.20. The method of claim 19, further comprising performing additional diagnostic tests on a subject identified as having Pompe disease. 신생아 피험체에서 폼페병 (당원축적병 Ⅱ형)을 스크리닝하는 방법에 있어서, 신생아 피험체로부터 얻은 생물학적 시료 중의 헥소오즈 테트라당 (Glc)4의 농도를 결정하는 단계로서, 상기 (Glc)4는 α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc의 구조를 가지는 단계; 및 상기 농도를 기준치와 비교하는 단계를 포함하며, 상기 생물학적 시료 중의 (Glc)4가 기준치보다 높은 값으로 검출되면 신생아 피험체가 폼페병을 앓고 있는 것으로 확인되는, 방법.In a method for screening Pompe disease (Glycogen accumulation disease type II) in a newborn subject, the step of determining the concentration of hexose tetrasaccharide (Glc) 4 in a biological sample obtained from the newborn subject, wherein (Glc) 4 is having a structure of α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc; And comparing the concentration with a reference value, wherein if the (Glc) 4 in the biological sample is detected at a value higher than the reference value, the newborn subject is identified as having Pompe disease. 폼페병 (당원축적병 Ⅱ형)을 앓고 있는 피험체의 임상적 조건을 모니터링하는 방법에 있어서, 피험체로부터 얻은 생물학적 시료 중의 헥소오즈 테트라당 (Glc)4의 농도를 결정하는 단계 및, 상기 농도를 기준치와 비교하는 단계를 포함하며, 상기 생물학적 시료 중의 (Glc)4가 기준치보다 높은 값으로 검출되면 피험체의 임상적 조건의 지표가 되는, 방법.A method of monitoring the clinical conditions of a subject suffering from Pompe disease (Glucose Accumulation Disease Type II), the method comprising the steps of: determining the concentration of hexose tetrasaccharide (Glc) 4 in a biological sample obtained from the subject, and the concentration Comparing the to a reference value, wherein if (Glc) 4 in the biological sample is detected at a value higher than the reference value, the indicator is indicative of the clinical condition of the subject. 제32항에 있어서, 상기 (Glc)4는 α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.The structure of claim 32, wherein (Glc) 4 is a structure of α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc Characterized by having a. 제32항에 있어서, 상기 피험체는 폼페 질환에 대한 치료가 진행 중인 피험체인 것을 특징으로 하는 방법.33. The method of claim 32, wherein the subject is a subject undergoing treatment for Pompe disease. 제34항에 있어서, 상기 치료는 효소 치환 요법, 유전자 치료법, 및 식이 요법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.35. The method of claim 34, wherein said treatment is selected from the group consisting of enzyme replacement therapy, gene therapy, and diet. 제34항에 있어서, 상기 모니터링은 폼페 질환에 대한 상기 피험체의 치료를 개시하거나 또는 재개하는 것을 결정하기 위하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 34, wherein said monitoring is performed to determine to initiate or resume treatment of said subject for Pompe disease. 폼페병 (당원축적병 Ⅱ형)을 앓고 있는 환자에 대한 치료적 요법의 효율성을 평가하는 방법에 있어서, 피험체로부터 얻은 생물학적 시료 중의 헥소오즈 테트라당 (Glc)4의 농도를 결정하는 단계, 및 상기 농도를 기준치와 비교하는 단계를 포함하며, 상기 생물학적 시료 중의 (Glc)4가 기준치보다 높은 값으로 검출되면 피험체에 대한 치료적 요법의 효율성의 지표가 되는, 방법,A method of assessing the effectiveness of a therapeutic regimen for a patient suffering from Pompe disease (Glycoaccumulative Disease Type II), comprising the steps of: determining the concentration of hexose tetrasaccharide (Glc) 4 in a biological sample obtained from a subject, and Comparing the concentration to a reference value, wherein if (Glc) 4 in the biological sample is detected at a value higher than the reference value, the method is indicative of the effectiveness of the therapeutic regimen for the subject, 제38항에 있어서, 상기 (Glc)4는 α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.The structure of claim 38, wherein (Glc) 4 is a structure of α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc Characterized by having a. 신생아 피험체에서 폼페병 (당원축적병 Ⅱ형)을 스크리닝하는 방법에 있어서, 탠덤 질량 스펙트로메트리에 의하여 신생아 피험체로부터 얻은 건조 혈반 시료 중의 헥소오즈 테트라당 (Glc)4의 농도를 결정하는 단계 및, 상기 농도를 기준치와 비교하는 단계를 포함하며, 상기 시료 중의 (Glc)4가 기준치보다 높은 값으로 검출되면 신생아 피험체가 폼페병을 앓고 있는 것으로 확인되는, 방법.A method of screening Pompe disease (Glycogen accumulation disease type II) in a newborn subject, comprising the steps of: determining the concentration of hexose tetrasaccharide (Glc) 4 in a dry platelet sample obtained from a newborn subject by tandem mass spectrometry and And comparing the concentration with a reference value, wherein if the (Glc) 4 in the sample is detected at a value higher than the reference value, the newborn subject is identified as having Pompe disease. 제39항에 있어서, 상기 (Glc)4는 α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.The structure of claim 39, wherein (Glc) 4 is a structure of α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc. Characterized by having a. 제39항에 있어서, 상기 탠덤 질량 스펙트로메트리에 의한 정량은 내부 표준물로서 [U-13C]글루코오즈 표지된 헥소오즈 테트라머를 사용하여 표준화되는 것을 특징으로 하는 방법.40. The method of claim 39, wherein the quantitation by tandem mass spectrometry is standardized using [U- 13 C] glucose labeled hexoose tetramer as internal standard. 제41항에 있어서, 상기 내부 표준물은, α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc의 구조를 갖는 [U-13C] 표지된 헥소오즈 테트라머를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The structure of claim 41, wherein the internal standard has a structure of α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc. And a [U- 13 C] labeled hexose tetramer with a. 탠덤 질량 스펙트로메트리에 의하여 피험체로부터 얻어진 생물학적 시료 중의 헥소오즈 테트라당 (Glc)4의 농도를 결정하는 단계를 포함하는, 생물학적 시료 중의 올리고당의 농도를 결정하는 방법.A method for determining the concentration of oligosaccharides in a biological sample, comprising determining the concentration of hexose tetrasaccharide (Glc) 4 in a biological sample obtained from a subject by tandem mass spectrometry. 제43항에 있어서, 상기 (Glc)4는 α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.The structure of claim 43, wherein (Glc) 4 is a structure of α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc Characterized by having a. 제43항에 있어서, 상기 생물학적 시료 중의 올리고당들은 탠덤 질량 스펙트로메트리 이전에, 부틸 파라-아미노벤조산에 의하여 유도체화되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 43, wherein the oligosaccharides in the biological sample are derivatized with butyl para-aminobenzoic acid prior to tandem mass spectrometry. 제43항에 있어서, 상기 정량 단계 이전에 농축 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.44. The method of claim 43, further comprising a concentration step prior to the quantification step. 제46항에 있어서, 상기 농축 단계는 면역결정화를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.47. The method of claim 46, wherein said enriching step comprises immunocrystallization. 제43항에 있어서, 상기 생물학적 시료는 혈액, 혈장, 혈청, 뇨, 타액 및 양막 유체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 43, wherein the biological sample is selected from the group consisting of blood, plasma, serum, urine, saliva, and amniotic fluid. 제43항에 있어서, 상기 생물학적 시료는 혈액, 혈장 및 혈청으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 43, wherein the biological sample is selected from the group consisting of blood, plasma and serum. 제43항에 있어서, 상기 생물학적 시료는 신생아 혈액 시료인 것을 특징으로 하는 방법.44. The method of claim 43, wherein said biological sample is a neonatal blood sample. 제43항에 있어서, 상기 생물학적 시료는 신생아 뇨 시료인 것을 특징으로 하는 방법.44. The method of claim 43, wherein said biological sample is a neonatal urine sample. 제43항에 있어서, 상기 정량 단계 이전에 생물학적 시료 중의 글루코오즈의 농도를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.44. The method of claim 43, further comprising reducing the concentration of glucose in the biological sample prior to the quantifying step. 제43항에 있어서, 상기 탠덤 질량 스펙트로메트리에 의한 정량은 내부 표준물로서 [U-13C]글루코오즈 표지된 헥소오즈 테트라머를 사용하여 표준화되는 것을 특징으로 하는 방법.44. The method of claim 43, wherein the quantitation by tandem mass spectrometry is normalized using [U- 13 C] glucose labeled hexose tetramer as internal standard. 제52항에 있어서, 상기 내부 표준물은, α-D-Glc(1→6)-α-D-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→4)-D-Glc의 구조를 갖는 [U-13C] 표지된 헥소오즈 테트라머를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The structure of claim 52, wherein the internal standard is a structure of α-D-Glc (1 → 6) -α-D-Glc (1 → 4) -α-D-Glc (1 → 4) -D-Glc. And a [U- 13 C] labeled hexose tetramer with a.
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